DE102015105718A1 - Semiconductor diode - Google Patents

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DE102015105718A1
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DE102015105718.2A
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Hans-Joachim Schulze
Johannes Georg Laven
Roman Baburske
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Infineon Technologies AG
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Infineon Technologies AG
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Abstract

In einer Halbleiterdiode umfasst ein Halbleiterkörper (100) einen Injektionseffizienzsteuerbereich (140) zwischen einem Driftbereich (120) eines ersten Leitfähigkeitstyps und einem ersten Elektrodenbereich (110) eines zweiten, entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps. Der Injektionseffizienzsteuerbereich (140) umfasst eine Superjunctionstruktur, die einen Barrierebereich (142) des ersten Leitfähigkeitstyps und einen Kompensationsbereich (144) eines zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist, welche nacheinander längs einer lateralen Richtung und direkt aneinandergrenzend angeordnet sind. Eine Nettodotierstoffkonzentration des Barrierebereiches (142), gemittelt längs einer vertikalen Ausdehnung des Barrierebereiches (142), ist wenigstens dreimal größer als eine Nettodotierstoffkonzentration des Driftbereiches (120), gemittelt längs 20% einer vertikalen Ausdehnung der Driftzone angrenzend an den Barrierebereich (142).In a semiconductor diode, a semiconductor body (100) includes an injection efficiency control region (140) between a drift region (120) of a first conductivity type and a first electrode region (110) of a second, opposite conductivity type. The injection efficiency control region (140) includes a superjunction structure having a barrier region (142) of the first conductivity type and a compensation region (144) of a second conductivity type successively arranged along a lateral direction and directly adjacent one another. A net dopant concentration of the barrier region (142), averaged along a vertical extent of the barrier region (142), is at least three times greater than a net dopant concentration of the drift region (120), averaged along 20% of a vertical extension of the drift zone adjacent to the barrier region (142).

Description

HINTERGRUNDBACKGROUND

In Halbleitervorrichtungen, wie Halbleiterdioden, fluten bewegliche Ladungsträger die Halbleiterbereiche auf beiden Seiten eines vorwärts vorgespannten pn-Übergangs und können ein Ladungsträgerplasma bilden, das einen niedrigen Vorwärts- bzw. Durchlass- oder Einschaltwiderstand der Halbleitervorrichtung vorsieht, das aber in einer Rückwärtserholungsperiode entfernt werden muss, wenn sich der pn-Übergang von vorwärts vorgespannt nach rückwärts vorgespannt ändert. Der Rückwärtserholungsprozess trägt zu Schaltverlusten der Halbleitervorrichtung bei. Es ist wünschenswert, eine Halbleiterdiode vorzusehen, die einen optimierten Abgleich bzw. Ausgleich zwischen niedrigen Schaltverlusten, einer hohen Rückwärtsdurchbruchspannung und einer hohen Spitzenstromrobustheit hat. In semiconductor devices, such as semiconductor diodes, movable carriers flood the semiconductor regions on both sides of a forward biased pn junction and may form a charge carrier plasma that provides low forward or on resistance of the semiconductor device, but which must be removed in a reverse recovery period. when the pn junction changes from forward biased to reverse biased. The reverse recovery process contributes to switching losses of the semiconductor device. It is desirable to provide a semiconductor diode that has an optimized balance between low switching losses, high reverse breakdown voltage, and high peak current robustness.

ZUSAMMENFASSUNGSUMMARY

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Halbleiterdiode und ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleiterdiode anzugeben, die jeweils den obigen Forderungen genügen. It is therefore an object of the present invention to provide a semiconductor diode and a method for producing a semiconductor diode, which respectively satisfy the above requirements.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Halbleiterdiode mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 bzw. ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 17 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. This object is achieved by a semiconductor diode having the features of claim 1 and a method having the features of claim 17. Advantageous developments of the invention will become apparent from the dependent claims.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel einer Halbleiterdiode umfasst diese einen Halbleiterkörper, der einen Injektionseffizienzsteuerbereich zwischen einem Driftbereich eines ersten Leitfähigkeitstyps und einem ersten Elektrodenbereich eines zweiten, entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps hat. Der Injektionseffizienzsteuerbereich umfasst eine Superjunctionstruktur bzw. Superübergangsstruktur, die einen Barrierebereich des ersten Leitfähigkeitstyps und einen Kompensationsbereich eines zweiten Leitfähigkeitstyps hat, die nacheinander längs einer lateralen Richtung angeordnet sind und direkt aneinandergrenzen. Eine Nettodotierstoffkonzentration des Barrierebereiches, gemittelt längs einer vertikalen Ausdehnung des Barrierebereiches, ist wenigstens dreimal größer als eine Nettodotierstoffkonzentration des Driftbereiches, gemittelt längs 20% der vertikalen Ausdehnung der Driftzone angrenzend an den Barrierebereich. According to an embodiment of a semiconductor diode, the latter comprises a semiconductor body having an injection efficiency control region between a drift region of a first conductivity type and a first electrode region of a second, opposite conductivity type. The injection efficiency control region includes a superjunction structure having a barrier region of the first conductivity type and a compensation region of a second conductivity type sequentially arranged along a lateral direction and directly adjacent to each other. A net dopant concentration of the barrier region, averaged along a vertical extent of the barrier region, is at least three times greater than a net dopant concentration of the drift region, averaged along 20% of the vertical extent of the drift zone adjacent to the barrier region.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleiterdiode in einem Halbleiterkörper, der einen Driftbereich eines ersten Leitfähigkeitstyps aufweist, ein Bilden eines ersten Elektrodenbereiches eines zweiten, entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps in dem Halbleiterkörper an einer ersten Oberfläche des Halbleiterkörpers. Das Verfahren umfasst weiterhin ein Bilden einer Superjunctionstruktur bzw. Superübergangsstruktur zwischen dem Driftbereich und dem ersten Elektrodenbereich, wobei die Superjunctionstruktur einen Barrierebereich des ersten Leitfähigkeitstyps und einen Kompensationsbereich des zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist, die nacheinander längs einer lateralen Richtung und direkt aneinander angrenzend angeordnet sind. Eine Nettodotierstoffkonzentration des Barrierebereiches, gemittelt längs einer vertikalen Ausdehnung des Barrierebereiches, ist wenigstens dreimal größer als eine Nettodotierstoffkonzentration des Driftbereiches, gemittelt längs 20% einer vertikalen Ausdehnung der Driftzone angrenzend an den Barrierebereich.According to an embodiment, a method of fabricating a semiconductor diode in a semiconductor body having a drift region of a first conductivity type comprises forming a first electrode region of a second, opposite conductivity type in the semiconductor body at a first surface of the semiconductor body. The method further comprises forming a superjunction structure between the drift region and the first electrode region, the superjunction structure having a barrier region of the first conductivity type and a compensation region of the second conductivity type successively arranged along a lateral direction and directly adjacent to each other. A net dopant concentration of the barrier region, averaged along a vertical extent of the barrier region, is at least three times greater than a net dopant concentration of the drift region, averaged along 20% of a vertical extension of the drift zone adjacent to the barrier region.

Der Fachmann wird zusätzliche Merkmale und Vorteile nach Lesen der folgenden Detailbeschreibung und Betrachten der begleitenden Zeichnungen erkennen.Those skilled in the art will recognize additional features and advantages after reading the following detailed description and considering the accompanying drawings.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Die beigefügten Zeichnungen sind beigeschlossen, um ein weiteres Verständnis der Erfindung zu liefern, und sie sind in die Offenbarung einbezogen und bilden einen Teil von dieser. Die Zeichnungen veranschaulichen die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung zum Erläutern von Prinzipien der Erfindung. Andere Ausführungsbeispiele der Erfindung und beabsichtigte Vorteile werden sofort gewürdigt, da sie unter Hinweis auf die folgende Detailbeschreibung besser verstanden werden.The accompanying drawings are included to provide a further understanding of the invention, and are incorporated in and constitute a part of this disclosure. The drawings illustrate the embodiments of the present invention and, together with the description, serve to explain principles of the invention. Other embodiments of the invention and intended advantages will be readily appreciated as they become better understood by reference to the following detailed description.

1A ist eine schematische Schnittdarstellung eines Teiles einer Halbleiterdiode gemäß einem Ausführungsbeispiel. 1A is a schematic sectional view of a part of a semiconductor diode according to an embodiment.

1B ist eine schematische Draufsicht eines Teiles einer Halbleiterdiode gemäß einem Ausführungsbeispiel. 1B is a schematic plan view of a portion of a semiconductor diode according to an embodiment.

1C ist eine schematische Draufsicht eines Teiles einer Halbleiterdiode gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel. 1C FIG. 12 is a schematic plan view of a part of a semiconductor diode according to another embodiment. FIG.

2 ist eine schematische Schnittdarstellung eines Teiles einer Halbleiterdiode gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel. 2 is a schematic sectional view of a part of a semiconductor diode according to another embodiment.

3A bis 3F sind schematische Schnittdarstellungen von Injektionseffizienzsteuerbereichen von Teilen von Halbleiterdioden gemäß Ausführungsbeispielen. 3A to 3F 13 are schematic sectional views of injection efficiency control regions of parts of semiconductor diodes according to embodiments.

4A ist ein Diagramm, das ein Nettodotierstoffkonzentrationsprofil eines Kompensationsbereiches gemäß einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht. 4A is a diagram showing a net dopant concentration profile of a Compensation area illustrated according to an embodiment.

4B und 4C sind Diagramme, die Kennlinienkurven einer Halbleiterdiode zeigen, die einen Injektionseffizienzsteuerbereich mit Kompensationsbereichen gemäß dem Ausführungsbeispiel von 4A hat. 4B and 4C 11 are diagrams showing characteristic curves of a semiconductor diode having an injection efficiency control range with compensation ranges according to the embodiment of FIG 4A Has.

5A ist ein Diagramm, das ein Nettodotierstoffkonzentrationsprofil eines Kompensationsbereiches gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen veranschaulicht. 5A FIG. 10 is a diagram illustrating a net dopant concentration profile of a compensation range according to various embodiments. FIG.

5B und 5C sind Diagramme, die ein Dotierungskonzentrationsprofil in Abhängigkeit von der Tiefe längs einer vertikalen Richtung eines Kompensationsbereiches gemäß dem ersten, zweiten und dritten Ausführungsbeispiel zeigen. 5B and 5C 12 are diagrams showing a doping concentration profile versus depth along a vertical direction of a compensation region according to the first, second and third embodiments.

5D und 5E sind Diagramme, die Kennlinienkurven von Halbleiterdioden zeigen, die einen Injektionseffizienzsteuerbereich mit Kompensationsbereichen gemäß einem ersten, zweiten und dritten Ausführungsbeispiel zeigen. 5D and 5E 11 are diagrams showing characteristic curves of semiconductor diodes showing an injection efficiency control area with compensation areas according to first, second and third embodiments.

6 ist ein Diagramm, das Strom/Spannungskennlinien von Halbleiterdioden in Abhängigkeit von der Nettodotierstoffkonzentration des Barrierebereiches des Injektionseffizienzsteuerbereiches veranschaulicht. 6 FIG. 12 is a graph illustrating current / voltage characteristics of semiconductor diodes depending on the net dopant concentration of the barrier region of the injection efficiency control region.

7 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleiterdiode gemäß einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht. 7 FIG. 10 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a semiconductor diode according to an embodiment. FIG.

8A bis 8D sind Schnittdarstellungen, die ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleiterdiode gemäß einem Ausführungsbeispiel veranschaulichen. 8A to 8D 10 are sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor diode according to an embodiment.

9A bis 9F sind Schnittdarstellungen, die ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleiterdiode gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel veranschaulichen. 9A to 9F 10 are sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor diode according to another embodiment.

10A bis 10C sind Schnittdarstellungen, die ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleiterdiode gemäß noch einem anderen Ausführungsbeispiel veranschaulichen. 10A to 10C 10 are sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor diode according to still another embodiment.

11A bis 11E sind Schnittdarstellungen, die ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleiterdiode gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel veranschaulichen. 11A to 11E 11 are sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor diode according to another embodiment.

DETAILBESCHREIBUNGLONG DESCRIPTION

In der folgenden Detailbeschreibung wird Bezug genommen auf die begleitenden Zeichnungen, die einen Teil der Offenbarung bilden und in denen für Veranschaulichungszwecke spezifische Ausführungsbeispiele gezeigt sind, in denen die Erfindung realisiert werden kann. Es ist zu verstehen, dass andere Ausführungsbeispiele verwendet und strukturelle oder logische Änderungen gemacht werden können, ohne von dem Bereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Beispielsweise können Merkmale, die für ein Ausführungsbeispiel veranschaulicht oder beschrieben sind, bei oder im Zusammenhang mit anderen Ausführungsbeispielen verwendet werden, um zu noch einem weiteren Ausführungsbeispiel zu gelangen. Es ist zu verstehen, dass die vorliegenden Erfindung derartige Modifikationen und Veränderungen umfasst. Die Beispiele sind mittels einer spezifischen Sprache beschrieben, die nicht als den Bereich der beigefügten Patentansprüche begrenzend aufgefasst werden sollte. Die Zeichnungen sind nicht maßstabsgetreu und dienen lediglich für Veranschaulichungszwecke. Zur Klarheit sind die gleichen Elemente durch entsprechende Bezugszeichen in den verschiedenen Zeichnungen versehen, falls nicht etwas anderes festgestellt wird. In the following detailed description, reference is made to the accompanying drawings, which form a part of the disclosure, and in which, for purposes of illustration, specific embodiments are shown in which the invention may be practiced. It is to be understood that other embodiments may be utilized and structural or logical changes may be made without departing from the scope of the present invention. For example, features illustrated or described for one embodiment may be used in or in connection with other embodiments to yield yet a further embodiment. It is to be understood that the present invention includes such modifications and changes. The examples are described by means of a specific language, which should not be construed as limiting the scope of the appended claims. The drawings are not to scale and are for illustration purposes only. For clarity, the same elements are indicated by corresponding reference numerals in the various drawings unless otherwise stated.

Die Begriffe "haben", "enthalten", "umfassen", "aufweisen" und ähnliche Begriffe sind offene Begriffe, und diese Begriffe zeigen das Vorhandensein der festgestellten Strukturen, Elemente oder Merkmale an, schließen jedoch zusätzliche Elemente oder Merkmale nicht aus. Die unbestimmten Artikel und die bestimmten Artikel sollen sowohl den Plural als auch den Singular umfassen, falls sich aus dem Zusammenhang nicht klar etwas anderes ergibt.The terms "have," "include," "include," "have," and similar terms are open-ended terms, and these terms indicate the presence of the identified structures, elements, or features, but do not exclude additional elements or features. The indefinite articles and the definite articles shall include both the plural and the singular, unless the context clearly dictates otherwise.

Der Begriff "elektrisch verbunden" beschreibt eine permanente niederohmige Verbindung zwischen elektrisch verbundenen Elementen, beispielsweise einem direkten Kontakt zwischen den betreffenden Elementen oder eine niederohmige Verbindung über ein Metall und/oder einen hochdotierten Halbleiter. Der Begriff "elektrisch gekoppelt" umfasst, dass ein oder mehrere dazwischenliegende Elemente, die für eine Signalübertragung geeignet sind, zwischen den elektrisch gekoppelten Elementen vorhanden sein können, beispielsweise Elemente, die steuerbar sind, um zeitweise eine niederohmige Verbindung in einem ersten Zustand und eine hochohmige elektrische Entkopplung in einem zweiten Zustand vorzusehen. The term "electrically connected" describes a permanent low-resistance connection between electrically connected elements, for example a direct contact between the relevant elements or a low-resistance connection via a metal and / or a heavily doped semiconductor. The term "electrically coupled" includes that one or more intermediate elements suitable for signal transmission may be present between the electrically coupled elements, for example, elements that are controllable to temporarily provide a low resistance connection in a first state and a high impedance provide electrical decoupling in a second state.

Die Figuren veranschaulichen relative Dotierungskonzentratio nen durch Angabe von "–" oder "+" nächst zu dem Dotierungstyp "n" oder "p". Beispielsweise bedeutet "n–" eine Dotierungskonzentration, die niedriger ist als die Dotierungskonzentration eines "n"-Dotierungsbereiches, während ein "n+"-Dotierungsbereich eine größere Dotierungskonzentration hat als ein "n"-Dotierungsbereich. Dotierungsbereiche der gleichen relativen Dotierungskonzentration haben nicht notwendigerweise die gleiche absolute Dotierungskonzentration. Beispielsweise können zwei verschiedene "n"-Dotierungsbereiche die gleichen oder verschiedene absolute Dotierungskonzentrationen haben. The figures illustrate relative doping concentrations by indicating "-" or "+" next to the doping type "n" or "p". For example, "n - " means a doping concentration lower than the doping concentration of an "n" -doping region, while an "n + " -doping region has a larger doping concentration than an "n" -doping region. Doping regions of the same relative doping concentration do not necessarily have the same absolute doping concentration. For example, two different "n" doping regions may have the same or different absolute doping concentrations.

1A zeigt einen Teil einer Halbleiterdiode 500. Ein Halbleiterkörper 100 der Halbleiterdiode 500 ist aus einem einkristallinen Halbleitermaterial, beispielsweise Silizium (Si), Siliziumcarbid (SiC), Germanium (Ge), einem Silizium-Germanium-Kristall (SiGe), Galliumnitrid (GaN) oder Galliumarsenid (GaAs) als Beispiel vorgesehen. 1A shows a part of a semiconductor diode 500 , A semiconductor body 100 the semiconductor diode 500 is made of a single crystal semiconductor material such as silicon (Si), silicon carbide (SiC), germanium (Ge), a silicon germanium crystal (SiGe), gallium nitride (GaN) or gallium arsenide (GaAs) as an example.

Der Halbleiterkörper 100 hat eine erste Oberfläche 101, die angenähert planar sein kann oder die durch eine Ebene gegeben sein kann, die durch koplanare Oberflächenabschnitte aufgespannt ist, sowie eine hauptsächlich planare zweite Oberfläche 102 parallel zu der ersten Oberfläche 101. Ein Mindestabstand zwischen den ersten und zweiten Oberflächen 101, 102 ist gewählt, um eine spezifizierte Spannungssperrfähigkeit der Halbleiterdiode 500 zu erzielen. Beispielsweise kann der Abstand zwischen den ersten und zweiten Oberflächen 101, 102 90 µm bis 110 µm für eine Diode betragen, die für eine Sperrspannung von etwa 1200 V ausgelegt bzw. spezifiziert ist.The semiconductor body 100 has a first surface 101 which may be approximately planar, or which may be given by a plane defined by coplanar surface portions, and a generally planar second surface 102 parallel to the first surface 101 , A minimum distance between the first and second surfaces 101 . 102 is chosen to be a specified voltage blocking capability of the semiconductor diode 500 to achieve. For example, the distance between the first and second surfaces 101 . 102 90 microns to 110 microns for a diode that is designed or specified for a reverse voltage of about 1200 V.

In einer Ebene senkrecht zu der Querschnittsebene kann der Halbleiterkörper 100 eine rechteckförmige Gestalt mit einer Rand- bzw. Kantenlänge in dem Bereich von einigen Millimetern haben. Eine Normale zu der ersten Oberfläche 101 definiert eine vertikale Richtung, und Richtungen orthogonal zu der vertikalen Richtung sind laterale Richtungen.In a plane perpendicular to the cross-sectional plane of the semiconductor body 100 have a rectangular shape with an edge length in the range of a few millimeters. A normal to the first surface 101 defines a vertical direction, and directions orthogonal to the vertical direction are lateral directions.

Der Halbleiterkörper 100 umfasst einen Driftbereich 120 eines ersten Leitfähigkeitstyps, einen ersten Elektrodenbereich 110 eines zweiten Leitfähigkeitstyps, der entgegengesetzt zu dem ersten Leitfähigkeitstyp ist, zwischen der ersten Oberfläche 101 und dem Driftbereich 120 sowie einen zweiten Elektrodenbereich 130 des ersten Leitfähigkeitstyps zwischen dem Driftbereich 120 und der zweiten Oberfläche 102. Der erste Elektrodenbereich 110 kann direkt an die erste Oberfläche 101 angrenzen.The semiconductor body 100 includes a drift area 120 a first conductivity type, a first electrode region 110 of a second conductivity type opposite to the first conductivity type, between the first surface 101 and the drift area 120 and a second electrode area 130 of the first conductivity type between the drift region 120 and the second surface 102 , The first electrode area 110 can go directly to the first surface 101 adjoin.

Für die veranschaulichten Ausführungsbeispiele ist der erste Leitfähigkeitstyp der n-Typ, und der zweite Leitfähigkeitstyp ist der p-Typ. Somit kann der erste Elektrodenbereich 110 ein Anodenbereich sein, und der zweite Elektrodenbereich 130 kann ein Kathodenbereich sein. Ähnliche Überlegungen, wie unten erläutert, gelten für Ausführungsbeispiele, bei denen der erste Leitfähigkeitstyp der p-Typ und der zweite Leitfähigkeitstyp der n-Typ ist. For the illustrated embodiments, the first conductivity type is n-type, and the second conductivity type is p-type. Thus, the first electrode region 110 an anode region, and the second electrode region 130 may be a cathode region. Similar considerations, as explained below, apply to embodiments in which the first conductivity type is the p-type and the second conductivity type is the n-type.

Eine Nettodotierstoffkonzentration, d.h., ein Absolutwert der Differenz zwischen einer n-Typ-Dotierstoffkonzentration und einer p-Typ-Dotierstoffkonzentration in dem Driftbereich 120 kann graduell oder in Stufen mit zunehmendem Abstand zu der ersten Oberfläche 101 wenigstens in Teilen seiner vertikalen Bereite zunehmen oder abnehmen. Gemäß anderen Ausführungsbeispielen kann die Dotierstoffkonzentration in dem Driftbereich 120 angenähert einheitlich bzw. gleichmäßig sein. Für Siliziumvorrichtungen kann eine mittlere Dotierstoffkonzentration in dem Driftbereich 120 zwischen 1 × 1012 cm–3 und 1 × 1015 cm–3, beispielsweise in einem Bereich von 5 × 1012 cm –3 bis 5 × 1014 cm–3 sein. Für Siliziumcarbid-(SiC-)Vorrichtungen können die Dotierstoffkonzentrationswerte und Dotierstoffkonzentrationsbereiche um eine oder zwei Größenordnungen höher sein als die hier beschriebenen beispielhaften Werte. Eine mittlere Dotierstoffkonzentration für einen zweiten Elektrodenbereich 130 vom n-Typ oder n-Typ-Zonen des zweiten Elektrodenbereiches 130 kann wenigstens 1 × 1016 cm–3, beispielsweise wenigstens 5 × 1017 cm–3, sein.A net dopant concentration, ie, an absolute value of the difference between an n-type dopant concentration and a p-type dopant concentration in the drift region 120 may be gradual or in stages with increasing distance to the first surface 101 increase or decrease at least in parts of its vertical sections. According to other embodiments, the dopant concentration in the drift region 120 be approximately uniform or even. For silicon devices, an average dopant concentration may be in the drift region 120 between 1 × 10 12 cm -3 and 1 × 10 15 cm -3 , for example in a range of 5 × 10 12 cm -3 to 5 × 10 14 cm -3 . For silicon carbide (SiC) devices, the dopant concentration levels and dopant concentration ranges may be one or two orders of magnitude higher than the example values described herein. An average dopant concentration for a second electrode region 130 n-type or n-type zones of the second electrode region 130 may be at least 1 × 10 16 cm -3 , for example at least 5 × 10 17 cm -3 .

Eine erste Lastelektrode 210 ist elektrisch mit dem ersten Elektrodenbereich 110 verbunden. Die erste Lastelektrode 210 kann ein erster Lastanschluss L1 sein oder elektrisch mit einem solchen gekoppelt oder verbunden sein. A first load electrode 210 is electrically connected to the first electrode area 110 connected. The first load electrode 210 may be a first load terminal L1 or may be electrically coupled or connected to one.

Eine zweite Lastelektrode 220 grenzt direkt an die zweite Oberfläche 102 und den zweiten Elektrodenbereich 130 an. Die zweite Lastelektrode 220 kann elektrisch mit einem zweiten Lastanschluss L2 verbunden sein. A second load electrode 220 adjoins directly to the second surface 102 and the second electrode region 130 at. The second load electrode 220 may be electrically connected to a second load terminal L2.

Jede der ersten und zweiten Lastelektroden 210, 220 kann als Hauptbestandteil bzw. als Hauptbestandteile aus Aluminium (Al), Kupfer (Cu) oder Legierungen von Aluminium oder Kupfer, beispielsweise AlSi, AlCu oder AlSiCu bestehen oder diese Stoffe enthalten. Gemäß anderen Ausführungsbeispielen kann wenigstens eine Elektrode aus den ersten und zweiten Lastelektroden 210, 220 als Hauptbestandteil bzw. Hauptbestandteile Nickel (Ni), Titan (Ti), Wolfram (W), Tantal (Ta), Silber (Ag), Gold (Au), Platin (Pt) und/oder Palladium (Pd) enthalten. Beispielsweise kann wenigstens eine der ersten und zweiten Lastelektroden 210, 220 zwei oder mehr Unterschichten enthalten, wobei jede Unterschicht einen oder mehrere Stoffe aus Ni, Ti, Ag, Au, Pt, W und Pd als Hauptbestandteil bzw. Hauptbestandteile enthält, beispielsweise ein Silizid, ein Nitrid und/oder eine Legierung.Each of the first and second load electrodes 210 . 220 may consist of or contain as principal constituents of aluminum (Al), copper (Cu) or alloys of aluminum or copper, for example AlSi, AlCu or AlSiCu. According to other embodiments, at least one electrode may be made up of the first and second load electrodes 210 . 220 as main constituent (s) include nickel (Ni), titanium (Ti), tungsten (W), tantalum (Ta), silver (Ag), gold (Au), platinum (Pt) and / or palladium (Pd). For example, at least one of the first and second load electrodes 210 . 220 contain two or more sub-layers, each sub-layer containing one or more of Ni, Ti, Ag, Au, Pt, W and Pd as main constituents, for example a silicide, a nitride and / or an alloy.

Ein Injektionseffizienzsteuerbereich 140 ist sandwichartig zwischen dem Driftbereich 120 und dem ersten Elektrodenbereich 110 vorgesehen. Der Injektionseffizienzsteuerbereich 140 umfasst eine Superjunctionstruktur bzw. eine Superübergangstruktur, die einen Barrierebereich 142 des ersten Leitfähigkeitstyps und einen Kompensationsbereich 144 des zweiten Leitfähigkeitstyps umfasst, welche aufeinanderfolgend längs einer lateralen Richtung x angeordnet sind und direkt aneinandergrenzen. An injection efficiency control area 140 is sandwiched between the drift area 120 and the first electrode region 110 intended. The injection efficiency control area 140 includes a superjunction structure that is a barrier region 142 of the first conductivity type and a compensation range 144 of the second conductivity type which are sequentially arranged along a lateral direction x and directly adjoin one another.

Der sandwichartig zwischen dem ersten Elektrodenbereich 110 und dem Driftbereich 120 vorgesehene Barriere- bzw. Sperrbereich 142 bildet einen pn-Übergang mit dem ersten Elektrodenbereich 120 und einen n/n–-Homoübergang mit dem Driftbereich 120. Eine Nettodotierstoffkonzentration des Barrierebereiches 142, gemittelt längs einer vertikalen Ausdehnung des Barrierebereiches 142, ist wenigstens dreimal oder sogar wenigstens zehnmal größer als eine Nettodotierstoffkonzentration des Driftbereiches 120, gemittelt längs 20% einer vertikalen Ausdehnung der Driftzone 120 angrenzend an den Barrierebereich 142. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Nettodotierstoffkonzentration des Driftbereiches 120, gemittelt längs 20% einer vertikalen Ausdehnung der Driftzone 120, angrenzend an den Barrierebereich 142, zwischen 1 × 1012 cm–3 und 1 × 1015 cm–3, beispielsweise in einem Bereich von 5 × 1012 cm–3 cm bis 5 × 1014 cm–3 sein. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Nettodotierstoffkonzentration des Barrierebereiches 142, gemittelt längs einer vertikalen Ausdehnung des Barrierebereiches 142, von 1 × 1015 cm–3 bis 1 × 1017 cm–3, beispielsweise von 5 × 1015 bis 5 × 1016 cm–3, betragen. Beispiele für Dotierstoffe umfassen Phosphor (P), Arsen (As), Selen (Se) und/oder Schwefel (S).The sandwiched between the first electrode area 110 and the drift area 120 intended barrier area 142 forms a pn junction with the first electrode region 120 and an n / n - homo junction with the drift region 120 , A net dopant concentration of the barrier area 142 , averaged along a vertical extent of the barrier area 142 , is at least three times or even at least ten times greater than a net dopant concentration of the drift region 120 , averaged along 20% of a vertical extent of the drift zone 120 adjacent to the barrier area 142 , According to one embodiment, the net dopant concentration of the drift region 120 , averaged along 20% of a vertical extent of the drift zone 120 , adjacent to the barrier area 142 , between 1 × 10 12 cm -3 and 1 × 10 15 cm -3 , for example in a range of 5 × 10 12 cm -3 cm to 5 × 10 14 cm -3 . According to one embodiment, the net dopant concentration of the barrier region 142 , averaged along a vertical extent of the barrier area 142 , from 1 × 10 15 cm -3 to 1 × 10 17 cm -3 , for example from 5 × 10 15 to 5 × 10 16 cm -3 . Examples of dopants include phosphorus (P), arsenic (As), selenium (Se) and / or sulfur (S).

Eine gesamte Dotierstoffmenge (effektive Elektrodendosis) in dem ersten Elektrodenbereich 110 ist derart eingestellt, dass ein Verarmungsbereich, der sich von dem pn-Übergang zwischen dem ersten Elektrodenbereich 110 und dem Barrierebereich 142 erstreckt, daran gehindert ist, die erste Oberfläche 101 oder eine Kontaktstruktur, die sich von der ersten Oberfläche 101 in den Halbleiterkörper erstreckt, bei Betriebsbedingungen, für die die Halbleiterdiode 500 ausgelegt ist, zu erreichen. A total dopant amount (effective electrode dose) in the first electrode region 110 is set such that a depletion region extending from the pn junction between the first electrode region 110 and the barrier area 142 extends, it is prevented, the first surface 101 or a contact structure extending from the first surface 101 extends into the semiconductor body, under operating conditions for which the semiconductor diode 500 is designed to reach.

Wenn der pn-Übergang zwischen dem ersten Elektrodenbereich 110 und dem Barrierebereich 142 vorwärts vorgespannt ist, injiziert der erste Elektrodenbereich 110 Ladungsträger vom Minoritätstyp bzw. Minoritätsladungsträger durch den Barrierebereich 142 in den Driftbereich 120. Der Barrierebereich 142 reduziert virtuell die effektive Anodendosis und damit eine Anodenemitterwirksamkeit bzw. -effizienz, ohne die aktuelle Dotierstoffdosis innerhalb des ersten Elektrodenbereiches 110 zu reduzieren. When the pn junction between the first electrode area 110 and the barrier area 142 is biased forward, injected the first electrode area 110 Charge carriers of the minority type or minority carrier through the barrier area 142 in the drift area 120 , The barrier area 142 Virtually reduces the effective anode dose, and hence anode emitter efficiency, without the current dopant dose within the first electrode region 110 to reduce.

Gegenwärtige Methoden zum Reduzieren der Anodeneffizienz in dem Injektionsbereich zielen auf ein Reduzieren der effektiven Anodendosis in dem ersten Elektrodenbereich 110, beispielsweise durch Reduzieren der Implantationsdosis und/oder Entfernen von Teilen des ersten Elektrodenbereiches 110 nach der Implantation. Jedoch hat sich ein zuverlässiges Steuern einer kleinen Anodendosis als ein delikater Prozess mit niedriger Ausbeute herausgestellt. Stattdessen reduziert der Barrierebereich 142 die Anodenemittereffizienz, ohne die effektive Anodendosis in dem ersten Elektrodenbereich 110 zu reduzieren, wodurch kritische Prozesse mit niedriger Ausbeute vermieden werden. Zusätzlich kann der Barrierebereich 142 die Robustheit gegenüber kritischen Stromfilamentierungsereignissen in dem Halbleiterkörper 100 steigern. Current methods for reducing anode efficiency in the injection area are aimed at reducing the effective anode dose in the first electrode region 110 by, for example, reducing the implantation dose and / or removing portions of the first electrode region 110 after implantation. However, reliably controlling a small anode dose has proven to be a delicate process with low yield. Instead, the barrier area reduces 142 the anode-emitting efficiency, without the effective anode dose in the first electrode region 110 reduce critical processes with low yield. In addition, the barrier area 142 the robustness to critical current filamentation events in the semiconductor body 100 increase.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel enthält der Barrierebereich 142 weiterhin wenigstens einen Tiefpegeldonator oder Tiefdoppeldonator, beispielsweise Schwefel- und/oder Selen-Atome/Ionen. Mit Tiefpegeldonatoren wächst der Dotierungspegel mit zunehmender Temperatur an, wobei ein lokal anwachsender Dotierungspegel lokal eine Anodenemitterwirksamkeit reduziert und so einer inhomogenen Stromverteilung unter parallelen Zellen entgegenwirkt. According to one embodiment, the barrier area includes 142 furthermore at least one low-level donor or low-double donor, for example sulfur and / or selenium atoms / ions. With low-level donors, the doping level increases with increasing temperature, with a locally increasing doping level locally reducing an anode emitter efficiency and thus counteracting an inhomogeneous current distribution among parallel cells.

Der Kompensationsbereich 144, der sandwichartig zwischen dem ersten Elektrodenbereich 110 und dem Driftbereich 120 vorgesehen ist, bildet einen pn-Übergang mit dem Driftbereich 120 und dem Barrierebereich 142 und einen p/p+- oder p /p+- oder einen p/p-Homoübergang mit dem ersten Elektrodenbereich 110. Eine mittlere Dotierstoffkonzentration in dem Kompensationsbereich 144 kann von 1 × 1015 cm–3 bis 1 × 1017 cm–3, beispielsweise von 5 × 1015 bis 5 × 1016 cm–3 reichen. Beispiele für Dotierstoffe umfassen Bor (B), Indium (In), Aluminium (Al) oder Gallium (Ga).The compensation area 144 sandwiching between the first electrode area 110 and the drift area 120 is provided forms a pn junction with the drift region 120 and the barrier area 142 and a p / p + or p / p + or a p / p homojunction with the first electrode region 110 , An average dopant concentration in the compensation region 144 may range from 1 × 10 15 cm -3 to 1 × 10 17 cm -3 , for example from 5 × 10 15 to 5 × 10 16 cm -3 . Examples of dopants include boron (B), indium (In), aluminum (Al) or gallium (Ga).

Der Kompensationsbereich 144 bildet zusammen mit dem Barrierebereich 142 die Superübergang- bzw. Superjunctionstruktur, um eine hohe Rückwärtsdurchbruchspannung der Halbleiterdiode 500 zu erreichen. Insbesondere sind in einem Rückwärtssperrmodus die komplementär dotierten Bereich 142, 144 so verarmt, dass eine hohe Rückwärtsdurchbruchspannung selbst bei einer vergleichsweise hohen Dotierstoffkonzentration in den dotierten Bereichen, die den Einschaltstrom führen, erzielt werden kann. Dieser Effekt resultiert aus der Tatsache, dass dann, wenn eine Rückwärtssperrspannung zwischen dem ersten Elektrodenbereich 110 und dem Driftbereich 120 liegt, der Kompensationsbereich 144 und der Barrierebereich 142 ausgehend von dem vertikalen pn-Übergang zwischen dem Kompensationsbereich 144 und dem Barrierebereich 142 verarmt werden. Aufgrund des intrinsischen elektrischen Feldes längs einer lateralen Richtung zusätzlich zu dem elektrischen Feld, das zwischen dem ersten Elektrodenbereich 110 und dem Driftbereich 120 anliegt, kann eine hohe Rückwärtsdurchbruchspannung erreicht werden. The compensation area 144 forms together with the barrier area 142 the super junction structure to a high reverse breakdown voltage of the semiconductor diode 500 to reach. In particular, in a reverse inhibit mode, the complementarily doped region 142 . 144 is so depleted that a high reverse breakdown voltage can be achieved even with a comparatively high dopant concentration in the doped regions which cause the inrush current. This effect results from the fact that when a reverse blocking voltage between the first electrode area 110 and the drift area 120 lies, the compensation range 144 and the barrier area 142 starting from the vertical pn junction between the compensation area 144 and the barrier area 142 to be impoverished. Due to the intrinsic electric field along a lateral direction in addition to the electric field that exists between the first electrode region 110 and the drift area 120 is applied, a high reverse breakdown voltage can be achieved.

Wie in 1A gezeigt ist, kann der Barrierebereich 142 eine Vielzahl von Barrierebereichen 142 umfassen, und der Kompensationsbereich 144 kann eine Vielzahl von Kompensationsbereichen 144 umfassen, die parallel zu der ersten Oberfläche 101 und/oder der zweiten Oberfläche 102 angeordnet sind und die weiterhin in einer orthogonalen Richtung zu einem Strom angeordnet sind, der durch die Halbleiterdiode 500 fließt. Die Barrierebereiche 142 und die Kompensationsbereiche 144 sind in einer abwechselnden Weise derart angeordnet, dass jeder der Barrierebereiche 142 direkt zu zwei Kompensationsbereichen 144 benachbart ist, wobei die Grenze zwischen einem der Barrierebereiche 142 und einem benachbarten Kompensationsbereich 144 parallel zu einer vertikalen Richtung orthogonal zu der ersten Oberfläche 101 und/oder der zweiten Oberfläche 102 sein kann. As in 1A Shown is the barrier area 142 a variety of barrier areas 142 include, and the compensation range 144 can be a variety of compensation areas 144 include, parallel to the first surface 101 and / or the second surface 102 are arranged and which are further arranged in an orthogonal direction to a current passing through the semiconductor diode 500 flows. The barrier areas 142 and the compensation areas 144 are arranged in an alternating manner such that each of the barrier areas 142 directly to two compensation areas 144 is adjacent, being the boundary between one of the barrier areas 142 and an adjacent compensation area 144 parallel to a vertical direction orthogonal to the first surface 101 and / or the second surface 102 can be.

Wie in 1B gezeigt ist, können die Kompensationsbereiche 144 als Streifen längs einer lateralen Richtung in abwechselnder Weise mit den Barrierebereichen 142 angeordnet sein, die auch als Streifen und benachbart oder umgebend zu den Kompensationsbereichen 144 angeordnet sein können. As in 1B shown, the compensation ranges 144 as stripes along a lateral direction in an alternating manner with the barrier regions 142 arranged as strips and adjacent or surrounding to the compensation areas 144 can be arranged.

Wie in 1C gezeigt ist, können die Kompensationsbereiche 144 in einem regelmäßigen, matrixähnlichen Muster von Zellen in gleich beabstandeten Zeilen und Spalten angeordnet sein, wobei die Kompensationsbereiche 144 benachbart zu oder umgeben von dem Barrierebereich 142 sind. Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel kann eine Anordnung der Kompensations- und Barrierebereiche 144, 142 invers bezüglich 1C sein, d.h. Barrierebereiche 144 sind benachbart zu oder umgeben von dem Kompensationsbereich 142. Obwohl eine Vielzahl von Barrierebereichen 142 und Kompensationsbereichen 144 in der Schnittdarstellung von 1A gezeigt ist, ist es auch möglich, dass die Barrierebereiche 142 beispielsweise in einem Randabschlussbereich verbunden sind, um einen kontinuierlichen Barrierebereich 142 zu bilden (siehe 1B und 1C). Das Gleiche kann für die Kompensationsbereiche 144 gelten. Die Barrierebereiche 142 und die Kompensationsbereiche 144 können jedoch in einer verschiedenen Weise angeordnet sein, sofern die Barrierebereiche 142 in elektrischem Kontakt mit dem ersten Elektrodenbereich 110 und dem Driftbereich 120, also beiden Bereichen, sind und direkt benachbart zu oder direkt anstoßend an den bzw. die Kompensationsbereiche 144 längs einer vertikalen Richtung sind. Weitere Anordnungen der Barrierebereiche 142 und der Kompensationsbereiche 144 können so vorgesehen sein, welche das Erfordernis erfüllen, dass ein intrinsisches elektrisches Feld in einer lateralen Richtung zwischen den Barrierebereichen 142 und den Kompensationsbereichen 144 existiert, um eine Superjunctionstruktur zu bilden. As in 1C shown, the compensation ranges 144 be arranged in a regular, matrix-like pattern of cells in equally spaced rows and columns, the compensation areas 144 adjacent to or surrounded by the barrier area 142 are. According to another embodiment, an arrangement of the compensation and barrier areas 144 . 142 inverse respect 1C be, ie barrier areas 144 are adjacent to or surrounded by the compensation area 142 , Although a variety of barrier areas 142 and compensation areas 144 in the sectional view of 1A It is also possible that the barrier areas 142 for example, in an edge termination area, around a continuous barrier area 142 to form (see 1B and 1C ). The same can be said for the compensation ranges 144 be valid. The barrier areas 142 and the compensation areas 144 however, may be arranged in a different manner, provided the barrier areas 142 in electrical contact with the first electrode region 110 and the drift area 120 , So both areas are, and directly adjacent to or directly abutting on the or the compensation areas 144 along a vertical direction. Further arrangements of the barrier areas 142 and the compensation areas 144 may be provided satisfying the requirement that an intrinsic electric field in a lateral direction between the barrier regions 142 and the compensation areas 144 exists to form a superjunction structure.

Die Barrierebereiche 142 und die Kompensationsbereiche 144 erstrecken sich von einem ersten Grenzoberflächengebiet 112 zwischen dem ersten Elektrodenbereich 110 und dem Injektionseffizienzsteuerbereich 140 in den Halbleiterkörper 100 zu einem zweiten Grenzoberflächengebiet 122 zwischen dem Injektionseffizienzsteuerbereich 140 und dem Driftbereich 120 längs einer vertikalen Richtung und mit einer vertikalen Ausdehnung Dk. Gemäß einem Ausführungsbeispiel haben die Barrierebereiche 142 und die Kompensationsbereiche 144 jeweils die gleiche vertikale Ausdehnung Dk. Somit ist eine Bodenseite des Barrierebereiches 142 und des Kompensationsbereiches 144 auf einem gleichen vertikalen Pegel. Der Barrierebereich 142 und der Kompensationsbereich 144 können jedoch verschiedene Tiefen haben, sofern der Barrierebereich 142 in elektrischem Kontakt mit dem ersten Elektrodenbereich 110 und dem Driftbereich 120, also beiden Bereichen, ist, und sie sind weiterhin in direktem Kontakt mit den Kompensationsbereichen 144. The barrier areas 142 and the compensation areas 144 extend from a first interface surface area 112 between the first electrode area 110 and the injection efficiency control area 140 in the semiconductor body 100 to a second interface surface area 122 between the injection efficiency control area 140 and the drift area 120 along a vertical direction and with a vertical extension D k . According to one embodiment, the barrier areas 142 and the compensation areas 144 each the same vertical extent D k . Thus, a bottom side of the barrier area 142 and the compensation range 144 at the same vertical level. The barrier area 142 and the compensation range 144 However, they can have different depths, provided the barrier area 142 in electrical contact with the first electrode region 110 and the drift area 120 So, both areas, and they are still in direct contact with the compensation areas 144 ,

Wie in 1A gezeigt ist, haben die Barrierebereiche 142 eine Breite LB in einer lateralen Richtung, und die Kompensationsbereiche 144 haben eine Breite LC längs einer lateralen Richtung. In einem Ausführungsbeispiel haben die Barrierebereiche 142 und die Kompensationsbereiche 144 jeweils eine gleiche Breite LB, LC längs einer lateralen Richtung. In einem anderen Ausführungsbeispiel können die Kompensationsbereiche 144 eine kleine Breite verglichen mit der Breite der Barrierebereiche 142 haben, wobei das Verhältnis der Breiten längs der lateralen Richtung der Barrierebereiche 142 und der Kompensationsbereiche 144 größer als 2, größer als 3 oder größer als 5 sein kann. In noch einem anderen Ausführungsbeispiel können die Barrierebereiche 142 eine kleine Breite verglichen mit der Breite der Kompensationsbereiche 144 haben, wobei das Verhältnis von Breiten längs der lateralen Richtung der Kompensationsbereiche 144 und der Barrierebereiche 142 größer als 2, größer als 3 oder größer als 5 sein kann. Die Barrierebereiche 142 erzielen eine lokale Reduktion der p-Emittereffizienz der Halbleiterdiode 500, wobei die Barrierebereiche 142 mit Kompensationsbereichen 144 vorgesehen sind, um die Reduktion in der Spannungssperrfähigkeit der Halbleiterdiode 500 zu kompensieren. As in 1A Shown are the barrier areas 142 a width L B in a lateral direction, and the compensation areas 144 have a width L C along a lateral direction. In one embodiment, the barrier areas 142 and the compensation areas 144 each have a same width L B , L C along a lateral direction. In another embodiment, the compensation ranges 144 a small width compared to the width of the barrier areas 142 have, wherein the ratio of the widths along the lateral direction of the barrier areas 142 and the compensation areas 144 may be greater than 2, greater than 3 or greater than 5. In yet another embodiment, the barrier areas 142 a small width compared to the width of the compensation areas 144 have, wherein the ratio of widths along the lateral direction of the compensation areas 144 and the barrier areas 142 may be greater than 2, greater than 3 or greater than 5. The barrier areas 142 achieve a local reduction of the p-emitter efficiency of the semiconductor diode 500 , where the barrier areas 142 with compensation areas 144 are provided to the reduction in the voltage blocking capability of the semiconductor diode 500 to compensate.

2 ist eine Schnittdarstellung eines Teiles einer Halbleiterdiode 500, die einen aktiven Bereich 300 mit dem ersten Elektrodenbereich 110 und einen Randabschlussbereich 400 mit einer Randabschlussstruktur 410 umfasst. Die Randabschlussstruktur 410 kann eine Feldplattenstruktur, eine Junction- bzw. Übergangsabschlussausdehnung-(JTE)-Struktur, eine Struktur mit Variation der lateralen Dotierung (VLD) oder eine andere Struktur sein, die gestaltet ist, um einen Randabschluss der Halbleiterdiode 500 zu bilden. Der Injektionseffizienzsteuerbereich 140, der sandwichartig zwischen dem Driftbereich 120 und dem ersten Elektrodenbereich 110 vorgesehen ist, grenzt an einen Kompensationsbereich 144' an, der sandwichartig zwischen dem ersten Elektrodenbereich 110 und dem Driftbereich 120 gelegen und weiterhin so angeordnet ist, um lateral einen Grenzbereich, der einen Teil des aktiven Bereiches 300 mit dem ersten Elektrodenbereich 110 umfasst, und einen Teil des Randabschlussbereiches 400 mit der Randabschlussstruktur 410 zu überlappen. Somit überlappt die Superjunctionstruktur lateral eine Grenze zwischen dem aktiven Bereich 300, das den ersten Elektrodenbereich 110 umfasst, und der Randabschlussstruktur 410. Der Kompensationsbereich 144' kann an den ersten Elektrodenbereich 110 nicht nur an dem lateralen ersten Grenzoberflächengebiet 112, sondern auch an einem vertikalen Grenzoberflächengebiet 114 angrenzen und kann weiterhin bis zu der Randabschlussstruktur 410 reichen, um eine Randabschlussstruktur für den aktiven Bereich 300 der Halbleiterdiode 500 zu bilden. Durch Vorsehen des modifizierten Kompensationsbereiches 144' in dem Grenzbereich zwischen dem aktiven Bereich 300 und dem Randabschlussbereich 400 kann eine Reduktion des Ladungsträgerplasmas in dem Randbereich der Halbleiterdiode in einem Einschaltzustand erzielt werden, was in einer Verhinderung eines dynamischen Avalanche innerhalb abrupter Schaltoperationen resultiert. 2 is a sectional view of a portion of a semiconductor diode 500 that have an active area 300 with the first electrode area 110 and an edge termination area 400 with a border termination structure 410 includes. The edge termination structure 410 may be a field plate structure, a Junction Transition Elongation (JTE) structure, a lateral doping variation (VLD) structure, or another structure designed to form an edge termination of the semiconductor diode 500 to build. Of the Injection efficiency control range 140 that sandwiched between the drift area 120 and the first electrode region 110 is provided adjacent to a compensation area 144 ' sandwiching between the first electrode region 110 and the drift area 120 located and continues to be arranged so as to laterally form a boundary area that forms part of the active area 300 with the first electrode area 110 includes, and a part of the edge termination area 400 with the edge termination structure 410 to overlap. Thus, the superjunction structure laterally overlaps a boundary between the active region 300 that the first electrode area 110 includes, and the edge termination structure 410 , The compensation area 144 ' can be attached to the first electrode area 110 not only at the lateral first boundary surface area 112 but also at a vertical boundary surface area 114 adjoin and can continue up to the edge termination structure 410 range to a boundary termination structure for the active area 300 the semiconductor diode 500 to build. By providing the modified compensation range 144 ' in the border area between the active area 300 and the edge termination area 400 For example, reduction of the charge carrier plasma in the edge region of the semiconductor diode in an on-state can be achieved, resulting in prevention of dynamic avalanche within abrupt switching operations.

In den 3A bis 3F sind einige Ausführungsbeispiele der Halbleiterdiode 500 gezeigt. Obwohl die Ausführungsbeispiele in verschiedenen 3A bis 3F veranschaulicht sind, können die Merkmale, die in diesen Figuren gezeigt sind, auch beliebig kombiniert werden, falls dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen ist.In the 3A to 3F are some embodiments of the semiconductor diode 500 shown. Although the embodiments in different 3A to 3F are illustrated, the features shown in these figures may also be combined as desired, unless expressly excluded.

Wie in 3A gezeigt ist, können die vertikale Tiefe und die laterale Breite der Barrierebereiche 142 und der Kompensationsbereiche 144 gleich sein. Zusätzlich kann die Nettodotierstoffkonzentration der Barrierebereiche 142 und der Kompensationsbereiche 144 ebenfalls gleich sein, so dass die gesamte Nettomenge an Dotierstoffen in allen Barrierebereichen 142 vollständig oder nahezu vollständig durch die gesamte Nettomenge an Dotierstoffen in allen Kompensationsbereichen 144 kompensiert ist. Gemäß einem Ausführungsbeispiel weichen eine Nettomenge an Dotierstoffen in den Barrierebereichen 142 und eine Nettomenge an Dotierstoffen in den Kompensationsbereichen 144 um weniger als 10% oder sogar um weniger als 5% ab. Die Barrierebereiche 142 und die Kompensationsbereiche 144 können auch in einer verschiedenen Weise angeordnet sein, sofern die Gesamtmenge an Donatoren in allen Barrierebereichen 142 (falls der erste Leitfähigkeitstyp ein n-Typ ist) vollständig durch die gesamte Menge an Akzeptoren in allen Kompensationsbereichen 144 kompensiert ist. As in 3A can show the vertical depth and the lateral width of the barrier areas 142 and the compensation areas 144 be equal. Additionally, the net dopant concentration of the barrier areas 142 and the compensation areas 144 also be the same, so that the total net amount of dopants in all barrier areas 142 completely or almost completely by the total net amount of dopants in all compensation ranges 144 is compensated. In one embodiment, a net amount of dopants differs in the barrier regions 142 and a net amount of dopants in the compensation regions 144 less than 10% or even less than 5%. The barrier areas 142 and the compensation areas 144 can also be arranged in a different way, provided the total amount of donors in all barrier areas 142 (if the first conductivity type is an n-type) completely through the entire set of acceptors in all compensation ranges 144 is compensated.

Wie in 3B und 3C gezeigt ist, kann die gesamte Nettomenge an Dotierstoffen in allen Barrierebereichen 142 auch größer sein als die gesamte Nettomenge an Dotierstoffen in allen Kompensationsbereichen 144. In dem Fall, dass die Barrierebereiche 142 von einem n-Typ und die Kompensationsbereiche 144 von einem p-Typ sind, überkompensiert die gesamte Nettomenge an Donatoren innerhalb jedem Barrierebereich 142 die gesamte Nettomenge an Akzeptoren in jedem Kompensationsbereich 144 und führt zu einem gesamten Überschuss an Donatoren innerhalb des Injektionseffizienzsteuerbereiches 140. As in 3B and 3C can show the total net amount of dopants in all barrier areas 142 also be greater than the total net amount of dopants in all compensation ranges 144 , In the case that the barrier areas 142 of an n-type and the compensation ranges 144 of a p-type overcompensate the total net amount of donors within each barrier region 142 the total net amount of acceptors in each compensation range 144 and results in a total excess of donors within the injection efficiency control range 140 ,

Die Überkompensation an Akzeptoren in den Kompensationsbereichen 144 durch die Donatoren in den Barrierebereichen 142 kann darin erzielt werden, dass eine Nettodotierstoffkonzentration in jedem der Barrierebereiche 142 größer ist als eine Nettodotierstoffkonzentration in jedem der Kompensationsbereiche 144, während jeder der beiden Bereiche 142, 144 eine gleiche Breite und Tiefe oder eine vergleichbare Struktur, wie in 3B gezeigt, hat.The overcompensation of acceptors in the compensation areas 144 through the donors in the barrier areas 142 can be achieved by having a net dopant concentration in each of the barrier areas 142 is greater than a net dopant concentration in each of the compensation ranges 144 while each of the two areas 142 . 144 same width and depth or similar structure as in 3B shown has.

Eine Überkompensation von Akzeptoren durch Donatoren kann auch erzielt werden, indem die Barrierebereiche 142 und die Kompensationsbereiche 144 mit gleichen Nettodotierstoffkonzentrationen von entgegengesetzten Leitfähigkeitstypen vorgesehen werden, während eine verschiedene Struktur vorliegt. Wie in 3C gezeigt ist, haben der Barrierebereich 142 und die Kompensationsbereiche 144 eine verschiedene laterale Breite, während sie gleiche Nettodotierstoffkonzentrationen von entgegengesetztem Leitfähigkeitstyp aufweisen. Obwohl eine Überkompensation an Akzeptoren durch Donatoren in den 3B und 3C gezeigt ist, ist es auch möglich, eine Überkompensation von Donatoren durch Akzeptoren gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel vorzusehen. Overcompensation of acceptors by donors can also be achieved by using the barrier regions 142 and the compensation areas 144 are provided with equal net dopant concentrations of opposite conductivity types while having a different structure. As in 3C is shown have the barrier area 142 and the compensation areas 144 a different lateral width while having equal net dopant concentrations of opposite conductivity type. Although overcompensation of acceptors by donors in the 3B and 3C is shown, it is also possible to provide overcompensation of donors by acceptors according to another embodiment.

Wie in 3D gezeigt ist, umfasst eine Nettodotierstoffkonzentration des ersten Elektrodenbereiches 110 eine laterale Veränderung bzw. Variation, z.B. kann eine Nettodotierstoffkonzentration einer ersten Zone 116 des ersten Elektrodenbereiches 110, direkt angrenzend an den Barrierebereich 142, größer sein als eine Nettodotierstoffkonzentration einer zweiten Zone 118 des ersten Elektronenbereiches 110, direkt angrenzend an den Kompensationsbereich 144. Die erste Zone 116 und die zweite Zone 118 des ersten Elektrodenbereiches 110 grenzen an ein erstes Grenzoberflächengebiet 112 zwischen dem ersten Elektrodenbereich 110 und dem Injektionseffizienzsteuerbereich 140 an und erstrecken sich in den ersten Elektrodenbereich 110 zu der ersten Oberfläche 101. Die erste Zone 116 und die zweite Zone 118 können sich bis in eine gleiche Tiefe in den ersten Elektrodenbereich 110 erstrecken. Die erste Zone 116 und die zweite Zone 118 können auch verschiedene Tiefen haben. Weiterhin können sich eine Zone der ersten und zweiten Zonen 116, 118 oder beide Zonen 116, 118 vollständig bis zu der ersten Oberfläche 101 erstrecken. Weiterhin kann ein gradueller Übergang in einer Nettodotierstoffkonzentration von der ersten Oberfläche 101 zu dem ersten Grenzoberflächengebiet 112 vorgesehen werden. As in 3D includes a net dopant concentration of the first electrode region 110 a lateral variation, eg, may be a net dopant concentration of a first zone 116 of the first electrode region 110 , directly adjacent to the barrier area 142 , greater than a net dopant concentration of a second zone 118 of the first electron region 110 , directly adjacent to the compensation area 144 , The first zone 116 and the second zone 118 of the first electrode region 110 borders on a first boundary surface area 112 between the first electrode area 110 and the injection efficiency control area 140 and extend into the first electrode area 110 to the first surface 101 , The first zone 116 and the second zone 118 can be down to an equal depth in the first electrode area 110 extend. The first zone 116 and the second zone 118 can also have different depths. Furthermore, a zone of the first and second zones 116 . 118 or both zones 116 . 118 completely up to the first surface 101 extend. Furthermore, a gradual transition in a net dopant concentration from the first surface 101 to the first boundary surface area 112 be provided.

In 3E ist eine Schnittdarstellung einer Halbleiterdiode 500 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel gezeigt. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst eine Nettodotierstoffkonzentration einen vertikale Variation, und eine Nettodotierstoffkonzentration einer ersten Zone 144a des Kompensationsbereiches 144, angrenzend an den Driftbereich 120, ist größer als eine Nettodotierstoffkonzentration einer zweiten Zone 144b des Kompensationsbereiches 144, angrenzend an den ersten Elektrodenbereich 110. Obwohl ein Grenzoberflächengebiet zwischen der ersten Zone 144a und der zweiten Zone 144b in 1E mit verschiedenen Nettodotierstoffkonzentrationen gezeigt ist, kann der Übergang zwischen der ersten Zone 144a, die eine größere Nettodotierstoffkonzentration hat, zu der zweiten Zone 144b, die eine geringere Nettodotierstoffkonzentration hat, graduell vorgesehen werden. Der Übergang von einer geringeren Nettodotierstoffkonzentration zu einer größeren Nettodotierstoffkonzentration kann auch in einem unteren Teil näher zu der Driftzone 120 oder in einem oberen Teil näher zu dem ersten Elektrodenbereich 110 vorgesehen werden. In 3E is a sectional view of a semiconductor diode 500 shown according to another embodiment. In this embodiment, a net dopant concentration includes a vertical variation, and a net dopant concentration of a first zone 144a of the compensation range 144 , adjacent to the drift area 120 , is greater than a net dopant concentration of a second zone 144b of the compensation range 144 adjacent to the first electrode area 110 , Although a boundary surface area between the first zone 144a and the second zone 144b in 1E shown with different net dopant concentrations, the transition between the first zone 144a having a larger net dopant concentration to the second zone 144b , which has a lower net dopant concentration, will be provided gradually. The transition from a lower net dopant concentration to a larger net dopant concentration may also be in a lower part closer to the drift zone 120 or in an upper part closer to the first electrode area 110 be provided.

Wie in 3F gezeigt ist, kann eine laterale Breite einer ersten Zone 144a der Kompensationsbereiche 144, angrenzend an den Driftbereich 120, weiterhin größer sein als eine Breite einer zweiten Zone 144b des Kompensationsbereiches 144, angrenzend an den ersten Elektrodenbereich 110. Die Variation bzw. Veränderung des Dotierstoffkonzentrationsprofiles, wie in 3E gezeigt, und die Variation bzw. Veränderung der lateralen Breite der Kompensationsbereiche 144, wie in 3F gezeigt, kann auch beliebig kombiniert werden, um die Eigenschaften einer Halbleiterdiode 500 zu optimieren, die den Injektionseffizienzsteuerbereich 140 aufweist, der sandwichartig zwischen dem ersten Elektrodenbereich 110 und dem Driftbereich 120 vorgesehen ist.As in 3F can be shown, a lateral width of a first zone 144a the compensation areas 144 , adjacent to the drift area 120 , continue to be greater than a width of a second zone 144b of the compensation range 144 adjacent to the first electrode area 110 , The variation of the dopant concentration profile as in 3E and the variation of the lateral width of the compensation areas 144 , as in 3F can also be combined arbitrarily to the properties of a semiconductor diode 500 to optimize the injection efficiency control area 140 sandwiched between the first electrode portion 110 and the drift area 120 is provided.

Eine Simulation einer Struktur, die einen Kompensationsbereich 144 umfasst, der einen lateral ausgedehnten Kompensationsbereich hat, wie dies in 3F gezeigt ist, ist in den 4A bis 4C gegeben. A simulation of a structure that has a compensation range 144 which has a laterally extended compensation area, as shown in FIG 3F is shown in the 4A to 4C given.

Wie in 4A gezeigt ist, ist der Kompensationsbereich in dem unteren Teil auf einer linken Seite gelegen (x < 40 µm) und ist in einem oberen Teil (y < 2 µm) zu der linken Seite verengt (x < 40 µm). Der Driftbereich ist in einem unteren Teil (y > 4,5 µm), und der erste Elektrodenbereich ist in einem oberen Teil (y < 1 µm). Die 4B und 4C zeigen simulierte Diagramme mit statischen Vorwärts- bzw. Durchlasskennlinien (4C ist eine detaillierte Darstellung von 4B), wobei die Kurven, die mit Kreisen markiert sind, auf einen Strom durch die gesamte Struktur bezogen sind (linke Achse zeigt den Strom IF (A) an), die Kurven, die mir Kreuzen markiert sind, auf eine mittlere Stromdichte innerhalb des Kompensationsbereiches 144 bezogen sind (rechte Achse zeigt die Stromdichte j(A/cm2) an), und die Kurven, die mit Dreiecken markiert sind, auf eine mittlere Stromdichte zwischen den Kompensationsbereichen bezogen sind (rechte Achse zeigt die Stromdichte j(A/cm2) an).As in 4A is shown, the compensation area in the lower part is located on a left side (x <40 μm) and is narrowed in an upper part (y <2 μm) to the left side (x <40 μm). The drift region is in a lower part (y> 4.5 μm), and the first electrode region is in an upper part (y <1 μm). The 4B and 4C show simulated diagrams with forward and forward static characteristics ( 4C is a detailed representation of 4B ), where the curves marked with circles are related to a current through the entire structure (left axis indicates the current IF (A)), the curves marked by crosses to an average current density within the compensation region 144 (right axis indicates the current density j (A / cm 2 )), and the curves marked with triangles are related to an average current density between the compensation areas (right axis shows the current density j (A / cm 2 ) at).

Durch Vorsehen der Struktur, wie diese in 3F gezeigt ist, ist ein Spannungsabfall längs einer lateralen Richtung bei hohen Strömen derart gesteigert, dass die Werte der Diffusionsspannung an dem pn-Übergang zwischen dem Kompensationsbereich 144 und dem Driftbereich 120 überschritten sind, was zu einer starken Lochinjektion der Kompensationsbereiche 144 in den Driftbereich 120 führt. Eine derartige Simulation einer Struktur ist in den 4A bis 4C gezeigt. Für Stromdichten von weniger als 200 A/cm2 fließt mehr Strom in einem Bereich zwischen den Kompensationsbereichen 144, was für größere Stromdichten verändert ist. Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist die zweite Zone 144b der Kompensationsbereiche 144, angrenzend an den ersten Elektrodenbereich 110, vorgesehen, um das elektrische Feld in der Stromrichtung zu kompensieren, und die erste Zone 144a der Kompensationsbereiche 144, angrenzend an den Driftbereich 120, die eine größere laterale Breite als die zweite Zone 144b der Kompensationsbereiche 144 hat, ist vorgesehen, um das elektrische Feld in Stromrichtung zu kompensieren und um zusätzlich eine hohe Lochinjektion bei hohen Strömen in die Driftzone 120 vorzusehen. Dies erlaubt eine Verbesserung in einer Stoßstromrobustheit. By providing the structure, like these in 3F is shown, a voltage drop along a lateral direction at high currents is increased such that the values of the diffusion voltage at the pn junction between the compensation region 144 and the drift area 120 exceeded, resulting in a strong hole injection of the compensation areas 144 in the drift area 120 leads. Such a simulation of a structure is in the 4A to 4C shown. For current densities less than 200 A / cm 2 , more current flows in an area between the compensation areas 144 What changed for larger current densities. According to the embodiment, the second zone 144b the compensation areas 144 adjacent to the first electrode area 110 , provided to compensate for the electric field in the current direction, and the first zone 144a the compensation areas 144 , adjacent to the drift area 120 that have a greater lateral width than the second zone 144b the compensation areas 144 is provided to compensate for the electric field in the current direction and in addition a high hole injection at high currents in the drift zone 120 provided. This allows an improvement in surge current robustness.

Die 5A bis 5E veranschaulichen verschiedene Strukturen des Kompensationsbereiches 144 und die sich ergebenden Eigenschaften bzw. Kennlinien für die Halbleiterdiode. Das heißt, 5A zeigt eine Struktur (1) eines homogenen Kompensationsbereiches ohne einen Barrierebereich, eine Struktur (2) zeigt einen Kompensationsbereich mit einer vertikalen Variation in einer Nettodotierstoffkonzentration und ohne einen Barrierebereich, und eine Struktur (3) zeigt einen Kompensationsbereich mit vertikaler Variation in einer Nettodotierstoffkonzentration und mit einem Barrierebereich. Das Dotierungskonzentrationsprofil ist für die verschiedenen Strukturen (1) bis (3) in 5A dargestellt. The 5A to 5E illustrate different structures of the compensation area 144 and the resulting characteristics for the semiconductor diode. This means, 5A shows a structure (1) of a homogeneous compensation area without a barrier area, a structure (2) shows a compensation area with a vertical variation in a net dopant concentration and without a barrier area, and a structure (3) shows a compensation area with vertical variation in a net dopant concentration and a barrier area. The doping concentration profile is for the various structures (1) to (3) in FIG 5A shown.

Die 5B und 5C zeigen ein elektrostatisches Potential (5B) und eine Elektronendichte (5C) in Abhängigkeit von einer Tiefe y, die sich in den Halbleiterkörper erstreckt. Somit erlaubt ein Verändern einer lateralen Dimension bzw. lateraler Dimensionen und/oder einer Nettodotierstoffkonzentration des Kompensationsbereiches und einer Anordnung des Barrierebereiches eine gewünschte Einstellung einer Anodeneffizienz.The 5B and 5C show an electrostatic potential ( 5B ) and an electron density ( 5C ) as a function of a depth y, which is extends into the semiconductor body. Thus, altering a lateral dimension and / or a net dopant concentration of the compensation region and an arrangement of the barrier region allows a desired adjustment of anode efficiency.

Die 5D und 5E zeigen statische Vorwärts- bzw. Durchlasskennlinien der drei Strukturen (1), (2) und (3). Wie aus 5D ersehen werden kann, ist die Stromkennlinie IF zu größeren Vorwärtsspannungen VF verschoben, wenn sich die Struktur von Struktur (1) zu Struktur (2) zu Struktur (3) einschließlich des Barrierebereiches verändert. Eine detaillierte Darstellung von 5D ist in 5E gezeigt, die den Spannungsbereich zwischen 0,7 V und 1,5 V veranschaulicht.The 5D and 5E show static forward characteristics of the three structures (1), (2) and (3). How out 5D can be seen, the current characteristic IF is shifted to larger forward voltages VF as the structure changes from structure (1) to structure (2) to structure (3) including the barrier region. A detailed presentation of 5D is in 5E showing the voltage range between 0.7V and 1.5V.

Eine Abhängigkeit der Kennlinien bzw. Eigenschaften der Halbleiterdiode 500 von der Nettodotierstoffkonzentration der Barrierebereiche ist in 6 gezeigt.A dependence of the characteristics or properties of the semiconductor diode 500 of the net dopant concentration of the barrier areas is in 6 shown.

Durch Vorsehen einer Veränderung bzw. Variation einer Nettodotierstoffkonzentration längs einer vertikalen Richtung innerhalb des Kompensationsbereiches 144 kann ein Stromfluss durch den Kompensationsbereich 144 merklich reduziert werden. Die Emitterinjektionseffizienz ist so reduziert. Beide Maßnahmen, das Vorsehen der Barrierebereiche 142 und einer zweiten Zone 144b der Kompensationsbereiche 144, angrenzend an den ersten Elektrodenbereich 110, mit einer relativ niedrigen Nettodotierstoffkonzentration führen zu einer starken Verschiebung der Vorwärtskennlinien der Halbleiterdiode in der Vorwärtsspannungsrichtung. In einem Fall, in welchem die Vorwärtsspannung konstant gehalten werden sollte, ermöglichen die Struktur, wie diese in 3E gezeigt ist, und die Struktur (3) von 5A eine Anreicherung bzw. Steigerung der homogenen Dotierung der Kompensationsbereiche, durch welche ein zusätzlicher dynamischer Durchgriff bzw. Punch-Through des Raumladungsbereiches verhindert wird.By providing a variation of a net dopant concentration along a vertical direction within the compensation range 144 can be a current flow through the compensation area 144 be noticeably reduced. The emitter injection efficiency is thus reduced. Both measures, the provision of barrier areas 142 and a second zone 144b the compensation areas 144 adjacent to the first electrode area 110 , with a relatively low net dopant concentration lead to a strong shift of the forward characteristics of the semiconductor diode in the forward voltage direction. In a case where the forward voltage should be kept constant, the structure such as that in FIG 3E is shown, and the structure (3) of 5A an enrichment or increase of the homogeneous doping of the compensation regions, by which an additional dynamic penetration or punch-through of the space charge region is prevented.

7 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen einer Halbleiterdiode in einem Halbleiterkörper, der einen Driftbereich eines ersten Leitfähigkeitstyps aufweist, gemäß einem Ausführungsbeispiel. In einem Prozessmerkmal S100 wird ein erster Elektrodenbereich eines zweiten, entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps in dem Halbleiterkörper an einer ersten Oberfläche des Halbleiterkörpers gebildet. In einem Prozessmerkmal S110 wird eine Superjunction- bzw. übergangstruktur zwischen dem Driftbereich und dem ersten Elektrodenbereich gebildet, wobei die Superjunctionstruktur einen Barrierebereich des ersten Leitfähigkeitstyps und einen Kompensationsbereich des zweiten Leitfähigkeitstyps umfasst, die nacheinander längs einer lateralen Richtung und direkt aneinandergrenzend angeordnet sind. Eine Nettodotierstoffkonzentration des Barrierebereiches, gemittelt längs einer vertikalen Ausdehnung des Barrierebereiches, ist wenigstens dreimal größer als eine Nettodotierstoffkonzentration des Driftbereiches, gemittelt längs 20% einer vertikalen Ausdehnung des Driftbereiches, angrenzend an den Barrierebereich. 7 FIG. 12 shows a flowchart of a method of manufacturing a semiconductor diode in a semiconductor body having a drift region of a first conductivity type according to an embodiment. In a process feature S100, a first electrode region of a second, opposite conductivity type is formed in the semiconductor body on a first surface of the semiconductor body. In a process feature S110, a superjunction structure is formed between the drift region and the first electrode region, the superjunction structure comprising a barrier region of the first conductivity type and a compensation region of the second conductivity type successively arranged along a lateral direction and directly adjacent one another. A net dopant concentration of the barrier region, averaged along a vertical extent of the barrier region, is at least three times greater than a net dopant concentration of the drift region, averaged along 20% of a vertical extent of the drift region, adjacent to the barrier region.

Anhand der 8A bis 8D wird ein Verfahren zum Herstellen der Halbleiterdiode 500 gemäß einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf Schnittdarstellungen zur Veranschaulichung der ausgewählten Prozesse beschrieben. In diesem Verfahren umfasst der Prozess zum Bilden des Barrierebereiches 142 ein Einführen von Dotierstoffen des ersten Leitfähigkeitstyps durch die erste Oberfläche 101 in den Halbleiterkörper 100, wobei eine Diffusionskonstante der Dotierstoffe größer ist als eine Diffusionskonstante von anderen Dotierstoffen des ersten Elektrodenbereiches 110. Based on 8A to 8D becomes a method of manufacturing the semiconductor diode 500 according to an embodiment with reference to sectional views for illustrating the selected processes. In this method, the process of forming the barrier area includes 142 introducing dopants of the first conductivity type through the first surface 101 in the semiconductor body 100 wherein a diffusion constant of the dopants is greater than a diffusion constant of other dopants of the first electrode region 110 ,

Wie aus den 8A und 8B ersehen werden kann, wird eine Barriereschicht 140a des ersten Leitfähigkeitstyps auf einem Driftbereich 120 innerhalb des Halbleiterkörpers 100, beispielsweise durch epitaktisches Wachstum oder Abscheidung bzw. Auftragung, gebildet. Die Barriereschicht 140a kann auch durch Einführen von Dotierstoffen des ersten Leitfähigkeitstyps in die Driftzone 120 so gebildet werden, dass eine Nettodotierstoffkonzentration der Barriereschicht 140a, gemittelt längs einer vertikalen Ausdehnung der Barriereschicht 140a, wenigstens dreimal größer ist als eine Nettodotierstoffkonzentration des Driftbereiches, gemittelt längs 20% einer vertikalen Ausdehnung der Driftzone 120, angrenzend an die Barriereschicht 140a.Like from the 8A and 8B can be seen becomes a barrier layer 140a of the first conductivity type on a drift region 120 within the semiconductor body 100 formed by epitaxial growth or deposition. The barrier layer 140a may also be achieved by introducing dopants of the first conductivity type into the drift zone 120 be formed so that a net dopant concentration of the barrier layer 140a , averaged along a vertical extent of the barrier layer 140a , at least three times greater than a net dopant concentration of the drift region, averaged along 20% of a vertical extent of the drift zone 120 , adjacent to the barrier layer 140a ,

Wie in den 8C und 8D gezeigt ist, wird eine erste Elektrodenschicht 110a des zweiten Leitfähigkeitstyps auf der Barriereschicht 140a gebildet. Zusätzlich werden Dotierstoffsource- bzw. -quellenzonen 111, die Dotierstoffe des zweiten Leitfähigkeitstyps umfassen, auf der ersten Oberfläche 101 der ersten Elektrodenschicht 110a gebildet, wobei eine Diffusionskonstante der Dotierstoffe größer ist als eine Diffusionskonstante von anderen Dotierstoffen der ersten Elektrodenschicht 110a. In einem folgenden Diffusionsschritt werden die Kompensationsbereiche 144 durch Diffusion der Dotierstoffe der Dotierstoffsourcezonen 111 durch die erste Oberfläche 101 in die Barriereschicht 140a gebildet, um dadurch abwechselnde Barrierebereiche 142 und Kompensationsbereiche 144 innerhalb des Injektionseffizienzsteuerbereiches 140 zu bilden, der sandwichartig zwischen dem ersten Elektrodenbereich 110 und dem Driftbereich 120 vorgesehen ist.As in the 8C and 8D is shown, a first electrode layer 110a of the second conductivity type on the barrier layer 140a educated. In addition, dopant source regions become 111 comprising dopants of the second conductivity type on the first surface 101 the first electrode layer 110a formed, wherein a diffusion constant of the dopants is greater than a diffusion constant of other dopants of the first electrode layer 110a , In a following diffusion step, the compensation areas become 144 by diffusion of the dopants of the dopant source zones 111 through the first surface 101 into the barrier layer 140a formed to thereby alternating barrier areas 142 and compensation ranges 144 within the injection efficiency control range 140 sandwiching between the first electrode area 110 and the drift area 120 is provided.

Anhand der 9A bis 9F wird ein Verfahren zum Herstellen der Halbleiterdiode 500 gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf Schnittdarstellungen zur Veranschaulichung von ausgewählten Prozessen beschrieben. In diesem Prozess umfasst ein Bilden der Superjunctionstruktur ein Bilden eines Trenches bzw. Grabens 140b in dem Halbleiterkörper 100 an der ersten Oberfläche und ein Einführen von Dotierstoffen durch eine Seitenwand des Trenches 140b in den Halbleiterkörper 100. Based on 9A to 9F becomes a method of manufacturing the semiconductor diode 500 according to another embodiment below Reference is made to sectional views for illustrating selected processes. In this process, forming the superjunction structure includes forming a trench 140b in the semiconductor body 100 at the first surface and introducing dopants through a sidewall of the trench 140b in the semiconductor body 100 ,

Wie in 9A gezeigt ist, wird ein Driftbereich 120 in dem Halbleiterkörper 100 gebildet. Wie in 9B gezeigt ist, werden Trenches 140b innerhalb des Halbleiterkörpers 100 gebildet, wobei Teile des Halbleiterkörpers 100, die als Barrierebereiche 142 gebildet werden sollen, entfernt werden. As in 9A is shown becomes a drift area 120 in the semiconductor body 100 educated. As in 9B Trenches are shown 140b within the semiconductor body 100 formed, wherein parts of the semiconductor body 100 that act as barrier areas 142 should be removed.

Wie in 9C oder in 9D gezeigt ist, werden Dotierstoffzonen 140c innerhalb des Halbleiterkörpers 100 angrenzend an innere Trenchwände der Trenches 140b gebildet, um die Kompensationszonen 144 durch einen geeigneten Ionenimplantationsprozess (9C) oder durch einen Plasmadotierungsprozess (9D) zu bilden. As in 9C or in 9D shown are dopant zones 140c within the semiconductor body 100 adjacent to inner trench walls of the trenches 140b formed around the compensation zones 144 through a suitable ion implantation process ( 9C ) or by a plasma doping process ( 9D ) to build.

Wie in 9C gezeigt ist, werden Dotierstoffe in eine Schicht des Halbleiterkörpers 100, die die Innenwände der Trenches 140b auskleidet, durch einen geneigten Ionenimplantationsprozess eingeführt. Zum Dotieren des Halbleiterkörpers 100 über die Seitenwände der Trenches 140b herab zu dem Bodenteil der Trenches 140b sollte der Implantationswinkel in Bezug auf das Geometrie- bzw. Seitenverhältnis der Trenches 140b gewählt werden. In dem dargestellten Beispiel wird lediglich eine laterale Seite der Trenches 140b dotiert, da die entgegengesetzte Seite der Trenches 140b durch den Halbleiterkörper 100 abgeschattet ist. Die entgegengesetzte Seite der Trenches 140b kann auch durch Wiederholen des obigen geneigten Ionenimplantationsprozesses unter einem verschiedenen Winkel dotiert werden.As in 9C is shown, dopants are in a layer of the semiconductor body 100 covering the interior walls of the trenches 140b lined, introduced by a tilted ion implantation process. For doping the semiconductor body 100 over the side walls of the trenches 140b down to the bottom part of the trenches 140b The implantation angle should be in relation to the geometry or aspect ratio of the trenches 140b to get voted. In the example shown, only one lateral side of the trenches becomes 140b doped, since the opposite side of the trenches 140b through the semiconductor body 100 is shadowed. The opposite side of the trenches 140b can also be doped at a different angle by repeating the above inclined ion implantation process.

In einem anderen Ausführungsbeispiel, das in 9D gezeigt ist, werden Dotierstoffe gleichmäßig in den gemusterten bzw. strukturierten Teil des Halbleiterkörpers 100 über die Seitenwände der Trenches 140b durch einen Plasmadotierprozess eingeführt. Ein Plasmadotieren der Barriereschicht 140a über Seitenwände der Trenches 140b erlaubt Hochdosis-Implantationen bei niedrigen Energien und ist auch bekannt als PLAD (Plasma-Dotieren) oder PIII (Plasma-Immersionsionenimplantation). Diese Methoden erlauben ein genaues Dotieren der Barriereschicht 140a an den Trenchseitenwänden. Ein konformes Dotieren der Barriereschicht 140a an den Trenchseitenwänden kann erzielt werden durch Anlegen einer Spannung an ein Substrat, das durch ein Hochfrequenz-(HF-)Plasma umgeben ist, das ein Dotierstoffgas enthält. Kollisionen zwischen Ionen und neutralen Atomen sowie das Vorspannen des Halbleiterkörpers 100 führen zu einer breiten ringförmigen Verteilung der Dotierstoffe, was ein homogenes Dotieren über die Trenchseitenwände erlaubt. In another embodiment, in 9D is shown, dopants are uniform in the patterned or structured part of the semiconductor body 100 over the side walls of the trenches 140b introduced by a plasma doping process. A plasma doping of the barrier layer 140a over side walls of the trenches 140b allows high-dose implantation at low energies and is also known as PLAD (Plasma Doping) or PIII (Plasma Immersion Ion Implantation). These methods allow accurate doping of the barrier layer 140a on the trench side walls. A conforming doping of the barrier layer 140a at the trench sidewalls can be achieved by applying a voltage to a substrate surrounded by a radio frequency (RF) plasma containing a dopant gas. Collisions between ions and neutral atoms as well as the biasing of the semiconductor body 100 result in a broad annular distribution of the dopants, allowing homogeneous doping across the trench sidewalls.

Wenn ein Dotieren mit PLAD vorgenommen wird, wird der die Trenches 140b aufweisende Halbleiterkörper 100 einem Plasma ausgesetzt, das Ionen von Dotierstoffen umfasst. Diese Ionen werden durch ein elektrisches Feld zu dem Halbleiterkörper 100 beschleunigt und werden in eine freiliegende Oberfläche des Halbleiterkörpers 100 implantiert. Eine implantierte Dosis kann eingestellt oder gesteuert werden über Gleichspannungsimpulse, beispielsweise negative Spannungsimpulse. Ein Faradaysystem erlaubt ein Einstellen oder Steuern bzw. Regeln der Dosis. Zwei Sätze von Spulen, d.h. eine horizontale Spule und eine vertikale Spule, erlauben ein Erzeugen des Plasmas und dieses homogen zu halten. Eine Ionendichte kann eingestellt werden über einen Abstand zwischen den Spulen und dem Substrat. Eine Wechselwirkung zwischen den vertikalen Spulen und den horizontalen Spulen erlaubt ein Einstellen oder Steuern von Homogenität und der Ionendichte.When doping is done with PLAD, the trenches become 140b comprising semiconductor bodies 100 exposed to a plasma comprising ions of dopants. These ions become the semiconductor body through an electric field 100 accelerate and become an exposed surface of the semiconductor body 100 implanted. An implanted dose may be adjusted or controlled via DC pulses, such as negative voltage pulses. A Faraday system allows adjustment or control of the dose. Two sets of coils, ie a horizontal coil and a vertical coil, allow the plasma to be generated and kept homogeneous. An ion density can be adjusted over a distance between the coils and the substrate. An interaction between the vertical coils and the horizontal coils allows adjustment or control of homogeneity and ion density.

Eine Eindringtiefe der Dotierstoffe in die Barriereschicht 140a und die Implantationsdosis können über eine gepulste Gleichspannung eingestellt werden, die zwischen dem Halbleiterkörper 100 und einem diesen umgebenden Schirmring liegt.A penetration depth of the dopants into the barrier layer 140a and the implantation dose can be adjusted via a pulsed DC voltage that is between the semiconductor body 100 and a surrounding umbrella ring lies.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst ein Dotieren des Halbleiterkörpers 100 durch Plasmadotieren ein Einführen der Dotierstoffe in die Barriereschicht 140a über die Seitenwände bei einer Dosis in einem Bereich von 5 × 1011 cm–2 bis 3 × 1013 cm–2 oder in einem Bereich von 1 × 1012 cm–2 bis 2 × 1013 cm–2. Diese vergleichsweise niedrige Dosis erfordert Modifikationen der typischerweise verwendeten gepulsten Gleichspannung. Typi sche Dosen, die 1015 cm–2 überschreiten, werden durch diese Techniken implantiert. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird ein Impulsabstand der Gleichspannungsimpulse in einen Bereich von 100 µs bis 10 ms, insbesondere zwischen 500 µs und 5 ms, eingestellt. Eine Gleichspannungsimpulsanstiegszeit ist beispielsweise auf einen Wert kleiner als 0,1 µs eingestellt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel beträgt eine Impulsbreite zwischen 0,5 µs bis 20 µs oder zwischen 1 µs bis 10 µs.According to an embodiment, doping of the semiconductor body comprises 100 by plasma doping introducing the dopants into the barrier layer 140a over the sidewalls at a dose in a range of 5 x 10 11 cm -2 to 3 x 10 13 cm -2 or in a range of 1 x 10 12 cm -2 to 2 x 10 13 cm -2 . This comparatively low dose requires modifications to the pulsed DC voltage typically used. Typical doses exceeding 10 15 cm -2 are implanted by these techniques. According to one exemplary embodiment, a pulse interval of the DC voltage pulses is set in a range of 100 μs to 10 ms, in particular between 500 μs and 5 ms. For example, a DC pulse rise time is set to a value smaller than 0.1 μs. According to one embodiment, a pulse width is between 0.5 μs to 20 μs or between 1 μs to 10 μs.

Nach einem Diffusionsschritt in 9E werden die Kompensationsbereiche 144 in einer thermischen Behandlung und einem Aktivierungsschritt gebildet. Zusätzlich werden die Barrierebereiche 142 zwischen den Kompensationsbereichen 144 beispielsweise durch epitaktisches Wachstum oder Abscheidung oder Auftragung gebildet, um dadurch die Trenches zu füllen, und der erste Elektrodenbereich 110 wird auf dem Injektionseffizienzsteuerbereich 140 gebildet, der die Barrierebereiche 142 und die Kompensationsbereiche 144 umfasst, wie dies in 9F gezeigt ist. After a diffusion step in 9E become the compensation areas 144 formed in a thermal treatment and an activation step. In addition, the barrier areas 142 between the compensation areas 144 formed, for example, by epitaxial growth or deposition or deposition to thereby fill the trenches, and the first electrode region 110 will be on the Injection efficiency control range 140 formed the barrier areas 142 and the compensation areas 144 includes, as in 9F is shown.

Anhand der 10A bis 10C wird ein Verfahren zum Herstellen der Halbleiterdiode 500 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Schnittdarstellungen zur Veranschaulichung von ausgewählten Prozessen erläutert. In diesem Prozess umfasst ein Bilden der Superjunctionstruktur weiterhin ein Bilden einer Halbleiterschicht 140d auf dem Driftbereich 120 und ein Implantieren von wenigstens einem Dotierstoff von n-Typ-Dotierstoffen und p-Typ-Dotierstoffen in die Halbleiterschicht 140d über eine Maske 140f. Based on 10A to 10C becomes a method of manufacturing the semiconductor diode 500 according to a further embodiment with reference to the sectional views for illustrating selected processes explained. In this process, forming the superjunction structure further includes forming a semiconductor layer 140d on the drift area 120 and implanting at least one dopant of n-type dopants and p-type dopants into the semiconductor layer 140d over a mask 140f ,

Wie in den 10A und 10B gezeigt ist, wird eine Halbleiterschicht 140d durch epitaktisches Wachstum auf einem Driftbereich 120 in einem Halbleiterkörper 100 aufgetragen, und danach werden Dotierstoffzonen 140e mittels einer Maske 140f in der Halbleiterschicht 140d beispielsweise durch Ionenimplantation gebildet. Die Dotierstoffzonen 140e können von einem ersten Leitfähigkeitstyp in einem Fall sein, dass die Barrierebereiche 142 in den Dotierstoffzonen 140e gebildet werden. Die Dotierstoffzonen 140e können auch von einem zweiten Leitfähigkeitstyp in einem Fall sein, dass Kompensationsbereiche 144 in den Dotierstoffzonen 140e gebildet werden. Wie in 12B dargestellt ist, werden lediglich Dotierstoffzonen eines ersten oder eines zweiten Leitfähigkeitstyps durch Maskieren jeweils nach Bilden der epitaktischen Halbleiterschicht 140d eines zweiten oder ersten entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps gebildet. Es ist jedoch auch möglich, eine intrinsische oder leicht dotierte epitaktische Schicht zu bilden und Dotierstoffzonen des ersten und zweiten Leitfähigkeitstyps durch Maskieren zu bilden, um die Barriere- und Kompensationsbereiche 142, 144 jeweils innerhalb der Barriereschicht 140a zu bilden. Wie in 10C gezeigt ist, wird ein erster Elektrodenbereich 110 auf dem Injektionseffizienzsteuerbereich 140 nach einem Aktivierungsschritt gebildet, um die Barrierebereiche 142 und die Kompensationsbereiche 144 zu bilden. As in the 10A and 10B is shown, a semiconductor layer 140d by epitaxial growth on a drift region 120 in a semiconductor body 100 and then doping zones 140e by means of a mask 140f in the semiconductor layer 140d formed for example by ion implantation. The dopant zones 140e may be of a first conductivity type in a case that the barrier areas 142 in the dopant zones 140e be formed. The dopant zones 140e may also be of a second conductivity type in a case that compensation areas 144 in the dopant zones 140e be formed. As in 12B 1, only dopant regions of a first or a second conductivity type are formed by masking each after forming the epitaxial semiconductor layer 140d of a second or first opposite conductivity type. However, it is also possible to form an intrinsic or lightly doped epitaxial layer and to form dopant zones of the first and second conductivity types by masking around the barrier and compensation regions 142 . 144 each within the barrier layer 140a to build. As in 10C is shown, a first electrode area 110 on the injection efficiency control area 140 formed after an activation step to the barrier areas 142 and the compensation areas 144 to build.

Anhand der 11A bis 11E wird ein Verfahren zum Herstellen der Halbleiterdiode 500 gemäß noch einem anderen Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Schnittdarstellungen zur Veranschaulichung der gewählten Prozesse erläutert.Based on 11A to 11E becomes a method of manufacturing the semiconductor diode 500 according to yet another embodiment with reference to the sectional views for illustrating the selected processes explained.

Wie in den 11A bis 11C gezeigt ist, wird eine Barriereschicht 140a des ersten Leitfähigkeitstyps auf dem Driftbereich 120 innerhalb des Halbleiterkörpers 100 beispielsweise durch epitaktisches Wachstum oder Abscheidung bzw. Auftragung oder durch Ionenimplantation oder Ein-Diffusion von Dotierstoffen gebildet. Die Barriereschicht 140a kann auch durch Einführen von Dotierstoffen des ersten Leitfähigkeitstyps in die Driftzone 120 derart gebildet werden, dass eine Nettodotierstoffkonzentration der Barriereschicht 140a, gemittelt längs einer vertikalen Ausdehnung der Barriereschicht 140a, wenigstens dreimal größer ist als eine Nettodotierstoffkonzentration des Driftbereiches, gemittelt längs 20% einer vertikalen Ausdehnung der Driftzone 120 angrenzend an die Barriereschicht 140a. Ein erster Elektrodenbereich 110 eines zweiten Leitfähigkeitstyps wird innerhalb des Halbleiterkörpers 100 direkt angrenzend an die Barriereschicht 140a beispielsweise durch epitaktisches Wachstum oder Abscheidung bzw. Auftragung gebildet. Der erste Elektrodenbereich 110 kann auch innerhalb des Halbleiterkörpers 100 durch Einführen von Dotierstoffen des zweiten Leitfähigkeitstyps in den Halbleiterkörper 100 gebildet werden.As in the 11A to 11C is shown becomes a barrier layer 140a of the first conductivity type on the drift region 120 within the semiconductor body 100 formed for example by epitaxial growth or deposition or by ion implantation or diffusion of dopants. The barrier layer 140a may also be achieved by introducing dopants of the first conductivity type into the drift zone 120 be formed such that a net dopant concentration of the barrier layer 140a , averaged along a vertical extent of the barrier layer 140a , at least three times greater than a net dopant concentration of the drift region, averaged along 20% of a vertical extent of the drift zone 120 adjacent to the barrier layer 140a , A first electrode area 110 a second conductivity type is within the semiconductor body 100 directly adjacent to the barrier layer 140a formed for example by epitaxial growth or deposition or application. The first electrode area 110 can also be inside the semiconductor body 100 by introducing dopants of the second conductivity type into the semiconductor body 100 be formed.

Wie in 11D gezeigt ist, wird ein tiefer Implantationsprozess vorgenommen, um Dotierstoffe durch den ersten Elektrodenbereich 110 in die Barriereschicht 140a einzuführen, um dadurch Dotierstoffzonen 140g zu bilden. Nach einem Aktivierungsschritt werden die Barrierebereiche 142 und die Kompensationsbereiche 144 innerhalb der Barriereschicht 140a gebildet, um den Injektionseffizienzsteuerbereich 140 zu bilden, der sandwichartig zwischen dem ersten Elektrodenbereich 110 und dem Driftbereich 120 vorgesehen ist, wie dies in 11E gezeigt ist. Obwohl die tiefe Implantation von Dotierstoffen des zweiten Leitfähigkeitstyps in die Barriereschicht 140a gezeigt ist, um die Kompensationsbereiche 144 zu bilden, ist es auch möglich, Dotierstoffe des ersten Leitfähigkeitstyps in die Barriereschicht 140a zu implantieren, um Barrierebereiche 142 zu bilden, wobei die Barriereschicht 140a von einem Leitfähigkeitstyp ist, der entgegengesetzt zu dem Leitfähigkeitstyp der implantierten Dotierstoffe ist. Die Energie des tiefen Implantationsschrittes, der mit einer Maske 140h durchgeführt wird, kann in den Bereich von 1 bis 3 MeV als Beispiel sein. As in 11D is shown, a deep implantation process is performed to introduce dopants through the first electrode region 110 into the barrier layer 140a to introduce dopant zones 140g to build. After an activation step, the barrier areas become 142 and the compensation areas 144 within the barrier layer 140a formed to the injection efficiency control area 140 sandwiching between the first electrode area 110 and the drift area 120 is provided, as in 11E is shown. Although the deep implantation of dopants of the second conductivity type in the barrier layer 140a is shown around the compensation areas 144 It is also possible to form dopants of the first conductivity type into the barrier layer 140a to implant to barrier areas 142 to form, with the barrier layer 140a is of a conductivity type opposite to the conductivity type of the implanted dopants. The energy of the deep implantation step, with a mask 140h may be in the range of 1 to 3 MeV as an example.

Die Halbleiterdiode gemäß einem Ausführungsbeispiel ermöglicht eine Anreicherung der Dotierstoffkonzentration und/oder eine Injektionstiefe des Emitterbereiches, ohne eine exzessive Zunahme eines Abschaltenergieverlustes, da die Barrierebereiche 142 innerhalb des Injektionseffizienzsteuerbereiches 140 lokal die Emitterinjektionseffizienz vermindern. Somit sind der spezifische Widerstand für einen Spitzenstrom und eine Robustheit gegenüber kosmischer Strahlung bzw. Höhenstrahlung gesteigert.The semiconductor diode according to an embodiment enables an enrichment of the dopant concentration and / or an injection depth of the emitter region, without an excessive increase in cut-off energy loss, since the barrier regions 142 within the injection efficiency control range 140 locally reduce emitter injection efficiency. Thus, the resistivity for peak current and robustness to cosmic radiation is increased.

Obwohl spezifische Ausführungsbeispiele hier veranschaulicht und beschrieben sind, ist es für den Fachmann selbstverständlich, dass eine Vielzahl von alternativen und/oder äquivalenten Gestaltungen für die spezifischen gezeigten und beschriebenen Ausführungsbeispiele herangezogen werden kann, ohne von dem Bereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Diese Anmeldung soll jegliche Anpassungen oder Veränderungen der hier diskutierten spezifischen Ausführungsbeispiele abdecken. Daher ist beabsichtigt, dass diese Erfindung lediglich durch die Patentansprüche und deren Äquivalente begrenzt ist.Although specific embodiments are illustrated and described herein, it will be understood by those skilled in the art that a variety of alternative and / or equivalent configurations may be utilized for the specific embodiments shown and described without departing from the scope of the present invention. This application is intended to cover any adaptations or variations of the specific embodiments discussed herein. Therefore, it is intended that this invention be limited only by the claims and their equivalents.

Claims (22)

Halbleiterdiode, umfassend: einen Halbleiterkörper (100), der einen Injektionseffizienzsteuerbereich (140) zwischen einem Driftbereich (120) eines ersten Leitfähigkeitstyps und einem ersten Elektrodenbereich (110) eines zweiten, entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps aufweist, wobei der Injektionseffizienzsteuerbereich umfasst: eine Superjunctionstruktur, die einen Barrierebereich (142) des ersten Leitfähigkeitstyps und einen Kompensationsbereich (144) des zweiten Leitfähigkeitstyps umfasst, die nacheinander längs einer lateralen Richtung angeordnet sind und direkt aneinandergrenzen, wobei eine Nettodotierstoffkonzentration des Barrierebereiches (142), gemittelt längs einer vertikalen Ausdehnung des Barrierebereiches (142), wenigstens dreimal größer ist als eine Nettodotierstoffkonzentration des Driftbereiches (120), gemittelt längs 20% einer vertikalen Ausdehnung der Driftzone angrenzend an den Barrierebereich (142).A semiconductor diode, comprising: a semiconductor body ( 100 ) having an injection efficiency control area ( 140 ) between a drift region ( 120 ) of a first conductivity type and a first electrode region ( 110 ) of a second, opposite conductivity type, the injection efficiency control region comprising: a superjunction structure having a barrier region ( 142 ) of the first conductivity type and a compensation range ( 144 ) of the second conductivity type, arranged successively along a lateral direction and directly adjoining each other, wherein a net dopant concentration of the barrier region ( 142 ), averaged along a vertical extent of the barrier region ( 142 ), at least three times greater than a net dopant concentration of the drift region ( 120 ), averaged along 20% of a vertical extension of the drift zone adjacent to the barrier region (FIG. 142 ). Halbleiterdiode nach Anspruch 1, bei der eine Bodenseite des Barrierebereiches (142) und des Kompensationsbereiches (144) auf einem gleichen vertikalen Pegel ist.A semiconductor diode according to claim 1, wherein a bottom side of the barrier region ( 142 ) and the compensation range ( 144 ) is at the same vertical level. Halbleiterdiode nach Anspruch 1 oder 2, bei der ein Abstand zwischen einer Bodenseite des Barrierebereiches (142) und dem ersten Elektrodenbereich (110) kleiner ist als 80% eines Abstandes zwischen einer Bodenseite des Kompensationsbereiches (144) und dem ersten Elektrodenbereich (110).A semiconductor diode according to claim 1 or 2, wherein a distance between a bottom side of the barrier region (FIG. 142 ) and the first electrode area ( 110 ) is less than 80% of a distance between a bottom side of the compensation area ( 144 ) and the first electrode area ( 110 ). Halbleiterdiode nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der der Barrierebereich (142) und der Kompensationsbereich (144) jeweils eine gleiche Breite längs einer lateralen Richtung haben.Semiconductor diode according to one of Claims 1 to 3, in which the barrier region ( 142 ) and the compensation range ( 144 ) each have a same width along a lateral direction. Halbleiterdiode nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der ein Verhältnis von Breiten zwischen dem Barrierebereich (142) und dem Kompensationsbereich (144) längs der lateralen Richtung größer ist als 2.A semiconductor diode according to any one of claims 1 to 3, wherein a ratio of widths between the barrier region (FIG. 142 ) and the compensation range ( 144 ) is greater than 2 along the lateral direction. Halbleiterdiode nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der ein Verhältnis von Breiten zwischen dem Kompensationsbereich (144) und dem Barrierebereich (142) längs der lateralen Richtung größer ist als 2.A semiconductor diode according to any one of claims 1 to 3, wherein a ratio of widths between the compensation area (FIG. 144 ) and the barrier area ( 142 ) is greater than 2 along the lateral direction. Halbleiterdiode nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die Superjunctionstruktur lateral eine Grenze zwischen einem aktiven Bereich (300), der den ersten Elektrodenbereich (110) umfasst, und einer Randabschlussstruktur (410) überlappt.A semiconductor diode according to any one of claims 1 to 6, wherein the superjunction structure laterally defines a boundary between an active region ( 300 ), which covers the first electrode area ( 110 ) and an edge termination structure ( 410 ) overlaps. Halbleiterdiode nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der der erste Elektrodenbereich (110) ein Anodenbereich ist.A semiconductor diode according to any one of claims 1 to 7, wherein the first electrode region ( 110 ) is an anode region. Halbleiterdiode nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der die Nettodotierstoffkonzentration des Kompensationsbereiches (144) größer ist als 1 × 1016 cm–3.A semiconductor diode according to any one of claims 1 to 8, wherein the net dopant concentration of the compensation region ( 144 ) is greater than 1 × 10 16 cm -3 . Halbleiterdiode nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der die Nettodotierstoffkonzentration des Barrierebereiches (142) größer ist als 1 × 1016 cm–3.A semiconductor diode according to any one of claims 1 to 9, wherein the net dopant concentration of the barrier region ( 142 ) is greater than 1 × 10 16 cm -3 . Halbleiterdiode nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der eine Nettomenge an Dotierstoffen in dem Barrierebereich (142) und eine Nettomenge an Dotierstoffen in dem Kompensationsbereich (144) um weniger als 10% abweichen. A semiconductor diode according to any one of claims 1 to 10, wherein a net amount of dopants in the barrier region ( 142 ) and a net amount of dopants in the compensation region ( 144 ) differ by less than 10%. Halbleiterdiode nach Anspruch 11, bei der der Barrierebereich (142) und der Kompensationsbereich (144) verschiedene laterale Breiten haben.A semiconductor diode according to claim 11, wherein the barrier region ( 142 ) and the compensation range ( 144 ) have different lateral widths. Halbleiterdiode nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei der eine Nettodotierstoffkonzentration des ersten Elektrodenbereiches (110) eine laterale Veränderung umfasst, und bei der eine Nettodotierstoffkonzentration einer ersten Zone des ersten Elektrodenbereiches (110) direkt angrenzend an den Barrierebereich (142) niedriger ist als eine Nettodotierstoffkonzentration einer zweiten Zone des ersten Elektrodenbereiches (110) direkt angrenzend an den Kompensationsbereich (144).A semiconductor diode according to any one of claims 1 to 12, wherein a net dopant concentration of the first electrode region ( 110 ) comprises a lateral change, and in which a net dopant concentration of a first zone of the first electrode region ( 110 ) directly adjacent to the barrier area ( 142 ) is lower than a net dopant concentration of a second zone of the first electrode region ( 110 ) directly adjacent to the compensation area ( 144 ). Halbleiterdiode nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei der eine Nettodotierstoffkonzentration des ersten Elektrodenbereiches (110) eine laterale Veränderung umfasst, und bei der eine Nettodotierstoffkonzentration einer ersten Zone des ersten Elektrodenbereiches (110) direkt angrenzend an den Barrierebereich (142) größer ist als eine Nettodotierstoffkonzentration einer zweiten Zone des ersten Elektrodenbereiches (110) direkt angrenzend an den Kompensationsbereich (144).A semiconductor diode according to any one of claims 1 to 12, wherein a net dopant concentration of the first electrode region ( 110 ) comprises a lateral change, and in which a net dopant concentration of a first zone of the first electrode region ( 110 ) directly adjacent to the barrier area ( 142 ) is greater than a net dopant concentration of a second zone of the first electrode region ( 110 ) directly adjacent to the compensation area ( 144 ). Halbleiterdiode nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei der eine Nettodotierstoffkonzentration eine vertikale Veränderung umfasst, und bei der die Nettodotierstoffkonzentration einer ersten Zone des Kompensationsbereiches (144) direkt angrenzend an den Driftbereich (120) größer ist als eine Nettodotierstoffkonzentration einer zweiten Zone des Kompensationsbereiches (144) direkt angrenzend an den ersten Elektrodenbereich (110). A semiconductor diode according to any one of claims 1 to 12, wherein a net dopant concentration comprises a vertical change, and wherein the net dopant concentration of a first zone of the compensation region ( 144 ) directly adjacent to the drift region ( 120 ) is greater than a net dopant concentration of a second zone of the compensation range ( 144 ) directly adjacent to the first electrode area ( 110 ). Halbleiterdiode nach einem der Ansprüche 1 bis 15, bei der eine Breite einer ersten Zone des Kompensationsbereiches (144) angrenzend an den Driftbereich (120) größer ist als eine Breite einer zweiten Zone des Kompensationsbereiches (144) angrenzend an den ersten Elektrodenbereich (110).A semiconductor diode according to any one of claims 1 to 15, wherein a width of a first zone of the compensation region ( 144 ) adjacent to the drift region ( 120 ) is greater than a width of a second zone of the compensation range ( 144 ) adjacent to the first electrode region ( 110 ). Verfahren zum Herstellen einer Halbleiterdiode in einem Halbleiterkörper (100), der einen Driftbereich (120) eines ersten Leitfähigkeitstyps umfasst, wobei das Verfahren umfasst: Bilden eines ersten Elektrodenbereiches (110) eines zweiten, entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps in dem Halbleiterkörper (100) an einer ersten Oberfläche (101) des Halbleiterkörpers (100), und Bilden einer Superjunctionstruktur zwischen dem Driftbereich (120) und dem erste Elektrodenbereich (110), wobei die Superjunctionstruktur einen Barrierebereich (142) des ersten Leitfähigkeitstyps und einen Kompensationsbereich (144) des zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist, die nacheinander längs einer lateralen Richtung angeordnet sind und direkt aneinandergrenzen, wobei eine Nettodotierstoffkonzentration des Barrierebereiches (142), gemittelt längs einer vertikalen Ausdehnung des Barrierebereiches (142), wenigstens dreimal größer ist als eine Nettodotierstoffkonzentration des Driftbereiches (120), gemittelt längs 20% einer vertikalen Ausdehnung der Driftzone angrenzend an den Barrierebereich (142).Method for producing a semiconductor diode in a semiconductor body ( 100 ), which has a drift region ( 120 ) of a first conductivity type, the method comprising: forming a first electrode region ( 110 ) of a second, opposite conductivity type in the semiconductor body ( 100 ) on a first surface ( 101 ) of the semiconductor body ( 100 ) and forming a superjunction structure between the drift region ( 120 ) and the first electrode area ( 110 ), where the superjunction structure has a barrier region ( 142 ) of the first conductivity type and a compensation range ( 144 ) of the second conductivity type which are successively arranged along a lateral direction and directly adjoin one another, wherein a net dopant concentration of the barrier region ( 142 ), averaged along a vertical extent of the barrier region ( 142 ), at least three times greater than a net dopant concentration of the drift region ( 120 ), averaged along 20% of a vertical extension of the drift zone adjacent to the barrier region (FIG. 142 ). Verfahren nach Anspruch 17, bei dem ein Bilden des Barrierebereiches (142) ein Einführen von Dotierstoffen des ersten Leitfähigkeitstyps durch die erste Oberfläche (101) in den Halbleiterkörper (100) umfasst, wobei eine Diffusionskonstante der Dotierstoffe größer ist als eine Diffusionskonstante von anderen Dotierstoffen des ersten Elektrodenbereiches (110).The method of claim 17, wherein forming the barrier region ( 142 ) introducing dopants of the first conductivity type through the first surface ( 101 ) in the semiconductor body ( 100 ), wherein a diffusion constant of the dopants is greater than a diffusion constant of other dopants of the first electrode region (US Pat. 110 ). Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, bei dem ein Bilden der Superjunctionstruktur weiterhin umfasst: Bilden eines Trenches (140b) in dem Halbleiterkörper (100) an der ersten Oberfläche (101), und Einführen von Dotierstoffen durch eine Seitenwand des Trenches in den Halbleiterkörper (100).The method of claim 17 or 18, wherein forming the superjunction structure further comprises: forming a trench (US Pat. 140b ) in the semiconductor body ( 100 ) on the first surface ( 101 ), and introducing dopants through a sidewall of the trench into the semiconductor body ( 100 ). Verfahren nach Anspruch 19, bei dem die Dotierstoffe durch wenigstens einen Prozess aus Plasmaabscheidung, schräger Ionenimplantation und Diffusion eingeführt werden. The method of claim 19, wherein the dopants are introduced by at least one of plasma deposition, oblique ion implantation, and diffusion. Verfahren nach Anspruch 19, bei dem ein Bilden der Superjunctionstruktur weiterhin umfasst: Bilden einer Halbleiterschicht (140d) auf dem Driftbereich (120), und Implantieren von wenigstens einem Dotierstoff aus n-Typ-Dotierstoffen und p-Typ-Dotierstoffen in die Halbleiterschicht (140d) über eine Maske(140f).The method of claim 19, wherein forming the superjunction structure further comprises: forming a semiconductor layer ( 140d ) on the drift area ( 120 ), and implanting at least one dopant of n-type dopants and p-type dopants in the semiconductor layer ( 140d ) via a mask ( 140f ). Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 21, bei dem ein Bilden der Superjunctionstruktur weiterhin ein Implantieren von wenigstens einem Dotierstoff aus n-Typ-Dotierstoffen und p-Typ-Dotierstoffen bei Implantationsenergien in einem Bereich von 1 MeV und 3 MeV umfasst.The method of claim 17, wherein forming the superjunction structure further comprises implanting at least one dopant of n-type dopants and p-type dopants at implant energies in a range of 1 MeV and 3 MeV.
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